Abstract

The effects of cadmium (Cd) stress and arbuscular mycorrhizal fungus (AMF) inoculation were investigated in wheat [Triticum aestivum L. cv. TC-33] under controlled conditions. The experiments aimed to reveal what stress responses belong to the different levels of Cd load in the growth medium (0; 1; 2,5 and 5 mg Cd kg-1 substrate). To detect the effect of Cd stress, we compared plant physiological and growth indicators measured with both in situ and destructive methods. Electrical capacitance (CR) was evaluated during the experiments as a method to indicate stress responses through of Cd-induced root system changes.During the growth period, the photosynthetic activity (Fv/Fm), the chlorophyll content index (CCI) of the leaves, and the CR of the root-soil system were monitored in situ. After harvest, the membrane stability index (MSI), the cadmium and phosphorus concentrations of the plants, the root dry mass (RDM), the shoot dry mass (SDM) and the leaf area (LA) were measured. The root colonization of AM fungi was estimated by microscopic examination. Data matrices were evaluated with principal component analysis (PCA) which had been proved to be a good statistical method to the sensitivity between measurement methods.Taking all parameters into account in the PCA, a complete separation was found between the contaminated and non-contaminated variants along the main component PC1. The measured values of the Cd1 treatment sometimes overlapped with that of control plants, but differed from that of the Cd2 and Cd3 doses. The parameters well reflected that AMF inoculation alleviated the stress caused by Cd. PCA shows a visible effect of AM, but the separation between mycorrhizal and non-mycorrhizal plants is weaker than that between Cd contaminated and non-treated ones. The Cd stress significantly decreased the Fv/Fm, CCI, CR, SDM, RDM and LA. The CR and growth parameters proved to be the best indicators to characterize the Cd phytotoxicity in the TC-33 wheat cultivar.

Highlights

  • Anyag és módszerA tesztnövények nevelési körülményei A tenyészedényeket (0,85 dm3) 500 g riolit és vermikulit 1:1 (v:v) arányú keverékével (pHH2O: 7,47; térfogattömeg: 0,67 kg dm−3, CEC: 9,13 mmol 100 g−1; szabadföldi vízkapacitás 0,39 cm cm-3) töltöttük meg

  • inoculation were investigated in wheat

  • reveal what stress responses belong to the different levels of Cd load

Read more

Summary

Anyag és módszer

A tesztnövények nevelési körülményei A tenyészedényeket (0,85 dm3) 500 g riolit és vermikulit 1:1 (v:v) arányú keverékével (pHH2O: 7,47; térfogattömeg: 0,67 kg dm−3, CEC: 9,13 mmol 100 g−1; szabadföldi vízkapacitás 0,39 cm cm-3) töltöttük meg. Azonban az MSI értékek között sem a Cd-kezelések, sem az AM gomba oltás hatására szignifikáns különbség nem volt kimutatható. Növekedési paraméterek: növényi biomassza, gyökér/hajtás arány, levélfelület A kontroll növényekhez viszonyítva (AMF–, Cd0) az oltatlan a Cd3 növények gyökértömege jelentős, 36,7 %-os csökkenést mutatott Az AM gombával oltott Cd3 növények gyökerének biomasszája a kontrollhoz képest (AMF+; Cd0) 32,5%-kal kisebb volt. 1. táblázat Növényi stresszválasz és elemfelvétel kadmium terhelés (kontroll: 0; Cd1: 1; Cd2: 2,5 és Cd3: 5 mg Cd kg-1 nevelőközeg; n=15) hatására, mikorrhizált (AMF+) és nem mikorrhizált (AMF–) növények esetén (1) Paraméterek/Kezelések (2) Fv/Fm2 Kontroll Cd1 Cd2 Cd3 átlag/szign. A R. intraradices gyökérkolonizációja 15 %-kal nagyobb gyökér/hajtás arányt eredményezett az AM gombával nem oltott növényekhez képest. A kontrollhoz képest szignifikáns különbséget a Cd3 növények esetében találtunk, ahol az abszolút arbuszkuláltság 58,7 %-kal csökkent. A statisztikai elemzés egytényezős varianciaanalízissel készült, az eltérő betűk a szignifikáns különbséget jelölik p < 0,05

Az eredmények értékelése
Summary
Tables and figures
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call