Toxicita hlinitých iontů v rostlinné buňce

Abstract

Hliník je třetí nejhojnější kov v zemské kůře a jeho toxické formy představují vážnou hrozbu pro produkci plodin v kyselých půdách, které tvoří téměř polovinu orné půdy. Za nejtoxičtější pro rostliny je považována iontová forma, Al3+ , která působí na apikální zóny kořenů a zastavuje kořenový růst ve velmi krátkém čase a v mikromolárních koncentracích. Na buněčné a molekulární úrovni hliník negativně působí na mnoho dějů a látek, mezi jinými například na buněčnou stěnu, cytoplazmatickou membránu, signální dráhy buněk, DNA, homeostázu vápníku a na četné enzymy v cytoplazmě. Ačkoliv je obtížné odlišit primární cíle hliníkové toxicity od jejích sekundárních efektů, právě porozumění primárnímu působení hliníku nám může objasnit jím působené zastavování růstu kořenů. Na druhou stranu, některé druhy rostlin vyvinuly mechanismy, které jim umožňují vyrovnat se s toxickým hliníkem v půdě. V budoucnu bude nutné se zaměřit na pochopení základních mechanismů toxicity hliníku a zároveň sjednotit naše vědění/poznatky a výzkumy tohoto tématu. Klíčová slova: Al toxicita, Al resistence/tolerance, fytotoxicita, Al stres, kyselá půda, růst kořenů

Aluminium being the third most abundant metal in the earth's crust is in its toxic form a serious threat for crop productivity in acid soils, which comprise almost half of the arable land. As the most phytotoxic form is considered free ion Al3+ , which affects root growth by acting in the root apical zone, resulting in growth inhibition in a very short time at micromolar concentrations. At cellular and molecular level, many cell components are affected by aluminium toxicity including cell wall, plasma membrane, signal transduction pathways, calcium homeostasis, DNA and numerous cytoplasmic enzymes. Although it is difficult to distinguish the primary targets from the secondary effects so far, understanding of the target sites of aluminium toxicity is helpful to elucidate the mechanisms by which aluminium exerts its deleterious effects in root growth. On the other hand, some plant species have evolved mechanisms to cope with aluminium toxicity. In the future, the attention should be paid to basic mechanisms of aluminium toxicity and our understanding of the current problem should be unified. Key words: Al toxicity, Al resistance/tolerance, phytotoxicity, Al stress, acid soils, root elongation