Zeitschrift für Pflanzenphysiologie und Pathologie

Ascorbinsäure reduziert die phytotoxischen Auswirkungen von Selen auf Reis (Oryza Sativa L.) durch Hochregulierung antioxidativer und metalltoleranter Mechanismen

Harsh Nayyar

Selen (Se) in Spurenkonzentrationen (<1 mg/kg) hat sich für viele Pflanzenarten als vorteilhaft erwiesen, gilt in höheren Konzentrationen jedoch als toxisch und beeinträchtigt das potenzielle Wachstum und den Ertrag der Pflanzen. Deshalb sind Maßnahmen erforderlich, um die Phytotoxizität von Se auf Pflanzen zu minimieren. Ascorbinsäure (Asc) spielt eine wichtige Rolle als Redoxpuffer, starkes Antioxidans, Regulator von Enzymen der Photosynthese, Phytohormonen, Zellteilung und Wachstum bei Pflanzen. In der vorliegenden Studie wurde Reis, der empfindlich auf Se-Stress reagiert, unter kontrollierten Laborbedingungen (30/25; 15/9 h, hell/dunkel; Lichtintensität: 350 umol m-2 s-1, relative Luftfeuchtigkeit: 65-70 %) mit Selen (als Natriumselenat; 1, 2,5 und 5 ppm) in Anwesenheit oder Abwesenheit von 50 μM Asc zehn Tage lang in halbkonzentrierter Hoagland-Lösung angebaut. Se in einer Konzentration von 2,5 ppm führte zu einer Hemmung von Wurzeln und Trieben um 22,6 bzw. 30 %, die bei 5,0 ppm deutlich zunahm (47 % bei Wurzeln, 60 % bei Trieben). Die Zugabe von Asc zu den mit 2,5 und 5,0 ppm Se behandelten Reispflanzen führte zu einer Verbesserung des Wurzelwachstums um 36 bzw. 21 % und eines Anstiegs des Triebwachstums um 28 bzw. 38 % gegenüber den Pflanzen, die ohne Se wuchsen. Die Aufnahme von Se nahm mit steigender exogener Konzentration zu, wurde jedoch durch die Asc-Anwendung nicht beeinflusst. Bei mit Asc ergänzten Pflanzen wurde eine signifikante Vorbeugung von durch Se verursachten Schäden an Membranen, Chlorophyll und PSII-Funktion gezeigt. In Gegenwart von Asc wurde bei Se-gestressten Pflanzen eine signifikante Verringerung des oxidativen Stresses, gemessen am Malondialdehyd- und Wasserstoffperoxidgehalt, beobachtet, was mit einer Verbesserung der Aktivitäten enzymatischer (insbesondere Ascorbatperoxidase, Glutathionperoxidase) und nicht-enzymatischer (Ascorbinsäure, reduziertes Glutathion) Antioxidantien einherging. Darüber hinaus zeigten Se-gestresste Pflanzen, denen Asc zugeführt wurde, eine signifikante Hochregulierung der Metallothioneine, der Gesamtthiole und der Glutathion-S-Transferase (GST)-Aktivität, wodurch die toxischen Wirkungen von Se verringert wurden.