Multi-instrumental investigation of affecting of early somatic embryos of Spruce by cadmium (II) and lead (II) ions

ŠUPÁLKOVÁ, Veronika and Libuše TRNKOVÁ. Multi-instrumental investigation of affecting of early somatic embryos of Spruce by cadmium (II) and lead (II) ions. Sensors. Švýcarská konfederace: Sensors, 2007, vol. 7, No 5, p. 743-759. ISSN 1424-8220.

Basic information

• Original name: Multi-instrumental investigation of affecting of early somatic embryos of Spruce by cadmium (II) and lead (II) ions
• Name in Czech: Multiinstrumentální výzkum kademnatými a olovnatými ionty ovlivněných časných somatických embryích smrku
• Authors: ŠUPÁLKOVÁ, Veronika (203 Czech Republic) and Libuše TRNKOVÁ (203 Czech Republic, guarantor, belonging to the institution).
• Edition: Sensors, Švýcarská konfederace, Sensors, 2007, 1424-8220.

Other information

• Original language: English
• Type of outcome: Article in a journal
• Field of Study: 10610 Biophysics
• Country of publisher: Switzerland
• Confidentiality degree: is not subject to a state or trade secret
• Impact factor: Impact factor: 1.573
• RIV identification code: RIV/00216224:14310/07:00050871
• Organization unit: Faculty of Science
• UT WoS: 000246904200009
• Keywords in English: glutathione; nuclear magnetic resonance; heavy metals
• Tags: Glutathione, heavy metals, nuclear magnetic resonance, rivok, ZR

Abstract

The main aim of our work was to utilize multi-instrumental analytical apparatus to investigate the affecting of early somatic embryos of Spruces (ESEs) treated by cadmium(II) and/or lead(II) ions (50, 250 and 500 uM) for twelve days. Primarily we utilized the image analysis for estimation of growth and the fluorimetric sensor for enzymatic detection of viability of the treated ESEs. It follows from the results obtained that cadmium embodied higher toxicity to ESEs than lead. Besides this fundamental finding we observed that ESEs grew and developed better in the presence of 500 uM of the metal ions than in the presence of 250 uM. Based on the results obtained using nuclear magnetic resonance this phenomenon relates with increase of ESEs clusters area by intensive uptake of water from cultivation medium due to dilution of heavy metal concentration inside the cluster. In addition we studied the content of glutathione in treated ESEs by adsorptive transfer stripping technique coupled with differential pulse voltammetry Brdicka reaction. GSH content increased up to 148 ng/mg (clone 2/32) and 158 ng/mg (clone PE 14) after twelve days long treatment by Cd-EDTA ions. The GSH content was about 150 and 160 % higher in comparison with the ESEs treated by Pb-EDTA ions, respectively. The difference between GSH contents determined in ESEs treated with Pb-EDTA and Cd-EDTA ions relates with higher toxicity of cadmium(II) ions.

Abstract (in Czech)

Hlavním cílem naší práce bylo využít multiinstrumentálního přístupu k výzkumu vlivu kademnatých iontů (50, 250 a 500 uM) na časná somatická embrya smrku (ESEs) po dobu dvanácti dnů. Nejdříve jsme užili analýzu obrazu pro stanovení růstu a fluorimetrický senzor pro enzymatickou detekci životnosti ovlivněných embryí. Zjistili jsme, že kadmium vykázalo vyšší toxicitu než olovo. Mimo to se ukázalo, že ESEs rostli a vyvíjeli s lépe v přítomnosti 500 uM iontů kovu než v přítomnosti 250 uM. Výsledky založené na zkoumáním tohoto fenomenu zvětšení plochy ESEs klastru nukleární magnetickou rezonancí, ukázali na intenzivní adsorpci vody z kultivačního média, které nastalo v důsledku nutnosti zředit koncentraci těžkých kovů uvnitř buněk. Dále jsem studovali obsah glutathionu v ovlivněných ESEs pomocí adsorptivní přenosové rozpouštěcí techniky spojené s diferenční pulsní voltametrií a Brdičkovou reakcí. GSH obsah se zvýšil až na hodnotu 148 ng/mg a 158 ng/mg po dvanácti dnech. Obsah GSH byl o 150 a 160 % vyšší v porovnání s ESEs ovlivněných Pb-EDTA . Rozdíly mezi GSH obsahem stanoveného v ESEs ovlivněných Pb-EDTA a Cd-EDTA souviseli s vyšší toxicitou kademnatých iontů.

Links

• MSM0021622412, plan (intention): Name: Interakce mezi chemickými látkami, prostředím a biologickými systémy a jejich důsledky na globální, regionální a lokální úrovni (INCHEMBIOL) (Acronym: INCHEMBIOL)

Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR, Interactions among the chemicals, environment and biological systems and their consequences on the global, regional and local scales (INCHEMBIOL)