Izvorni znanstveni članak

Rast i fiziološki parametri kao markeri pri selekciji klonova topola za fitoremedijaciju nafte

Andrej Pilipović ; Univesity of Novi Sad, Institute of Lowland Forestry and Environment,Antona Cehova 13,21000 Novi Sad, Serbia
Saša Orlović ; Univesity of Novi Sad, Institute of Lowland Forestry and Environment,Antona Cehova 13,21000 Novi Sad, Serbia
Nataša Nikolić ; University of Novi Sad, Faculty of Sciences, Department of Biology and Ecology, Trg Dositeja Obradovica 3, 21000 Novi Sad, Serbia
Milan Borišev ; University of Novi Sad, Faculty of Sciences, Department of Biology and Ecology, Trg Dositeja Obradovica 3, 21000 Novi Sad, Serbia
Borivoj Krstić ; University of Novi Sad, Faculty of Sciences, Department of Biology and Ecology, Trg Dositeja Obradovica 3, 21000 Novi Sad, Serbia
Srđan Rončević ; University of Novi Sad, Faculty of Sciences, Department of Chemistry and Environmental protection, Trg Dositeja Obradovica 3, 21000 Novi Sad, Serbia

Sažetak

Fitoremedijacija je korištenje biljaka i s njima povezanih mikroorganizama u čišćenju okoliša. Od različitih vrsta drveća koje se koriste za fitoremedijaciju na sjevernoj hemisferi, topole (Populus sp.) su se pokazale kao najbolji kandidati za tu svrhu. Njihova biologija pionirskih vrsta aluvijalnih tala, koje karakterizira vrlo brzi rast i razvijenost korijenovog sustava sposobnog za apsorpcije velikih količina vode, čini ih idealnim kandidatima za fitoremedijaciju. Rafinerija nafte smještena na obali Dunava u Novom Sadu oštećena je 1999. godine, gdje je, od 73569 tona nafte pohranjene u spremnicima, izgorjelo 90%, 9,9 % se izlilo po tlu, dok je 0,1% iscurilo u Dunav s kontaminiranim područjem od 1,5 ha. Uzimajući u obzir prijašnje rezultate istraživanja, zajedno s ekološkom utjecajem naftne kontaminacije specifičnih uvjeta za uzgoj biljaka na takvome tlu, cilj ove studije bio je istražiti potencijal različitih klonova topola za fitoremedijaciju i procijeniti njihov utjecaj onečišćenja na rast i fiziologiju topola.

U pokusu su korištena tri klona topola iz klonskog arhiva Instituta za nizijsko šumarstvo i životnu sredinu: (i) Populus × euramericana klon ´Pannonia´; (ii) Populus deltoides klon ´Bora´; (iii) Populus nigra × P. maximowitzii × P. nigra var. Italica klon ´9111/93´ uzgajana u stakleniku u polukontroliranim uvjetima u supstratu koji je sadržavao naftno onečišćenje u vrijednostima od 0,011 do 11,039 g kg–1 ukupnih naftnih ugljikovodika i 0,005 do 6,839 g kg–1 mineralnih ulja. Tijekom rasta biljaka izvršena su mjerenja intenziteta fotosinteze i disanja, aktivnosti nitrat-reduktaze, fluorescencije klorofila, sadržaja slobodnog prolina i sadržaja pigmenata, a nakon prestanka rasta i oblikovanja terminalnog pupa biljkama je izmjerena svježa biomasa nadzemnog dijela i korijena.

Rezultati su pokazali znatni utjecaj naftnog onečišćenja na rast topola. Svježa biomasa nadzemnog (Graf 1.) i podzemnog (Graf 2.) dijela klonova ´9111/93´ i ´Panonnia´ bili su znatno smanjeni s povećanjem stupnja kontaminacije. Međutim, niska razina sirove nafte (tretman 5 %) stimulirala je rast nadzemnog dijela klona ´Bora´, dok je rast korijena bio nepromijenjen u biljkama izloženim tretmanima 5 i 25 %.

Tretmani s povećanom koncentracijom nafte utjecali su na nakupljanje prolina u listovima topola (Tablica 2.) u odnosu na kontrolu. Sadržaj prolina topola varirao je od 9,90 do 58.50 µg/g. Značajne su promjene primijećene pri tretmanima 50 i 100 % kod svih klonova. Povećana akumulacija slobodnog prolina u biljkama izloženim naftnom onečišćenju može biti posljedica poremećenog vodnog režima, jer mnogi organizmi, uključujući i više biljke, nakupljaju prolin kao odgovor na osmotski stres zbog suše, visokog saliniteta i hladnoće.

Negativan utjecaj kontaminacije nafte na aktivnost nitrate-reduktaze (Tablica 2.) je bio dobro izražen kod ispitivanih klonova topola. Nedostatak značajnih promjena i značajni poticaj zabilježen je pri tretmanu 5 %, dok je utjecaj daljnjeg povećanja sadržaja nafte u tlu uglavnom utjecao na smanjenu aktivnost enzima.

Naftno zagađenje nije značajno utjecalo na smanjenje intenziteta fotosinteze i intenziteta disanja (Tablica 3.), čak je zabilježeno povećanje pri tretmanu 100%. Fluorescencija klorofila bila je značajno smanjenja samo kod klonova ´Bora´ i ´9111/93´, dok kod klona ´Pannonia´ nije zabilježen utjecaj naftnog zagađenja.

Promjene sadržaja klorofila i karotenoida u listovima topola (Tablica 4.) u prisutnosti nafte pokazala su klonsku specifičnost. Sadržaj klorofila a, klorofila b i ukupnog klorofila u listovima klonova ´Bora´ i ´Pannonia´ nije bio znatno promijenjen pod utjecajem tretmana, dok su kod klona ´9111/93´ te vrijednosti bile znatno smanjene, što može biti u vezi s njegovim smanjenjem biomase. Međutim,tretmani nisu imali značajan utjecaj na sadržaj karotenoida u listovima topola.

Rezultati analize varijance i F vrijednosti za ispitivane parametre (Tablica 5.) pokazali su visok utjecaj tretmana, klonova i njihove interakcije (p<0,01) za sve ispitivane parametre, osim sadržaja karotenoida,što se može objasniti činjenicom da karotenoidi nisu primarni pigmenti fotosinteze i nemaju važnost kao klorofil.



Kao najbolji kandidat za fitoremedijaciju naftom zagađenih tala pokazao se klon ´´Bora´´, koji je pokazao najmanji utjecaj tretmana na ispitivane parametre, dok je najveći utjecaj naftnog zagađenja zabilježen kod klona 9111/93. Rezultati ovog pokusa pokazali su značajne razlike između ispitivanih klonova topola te potvrdili da se parametri rasta i fiziološki parametri mogu koristiti kao markeri za selekciju klonova na fitoremedijaciju naftom zagađenih tala, kao i da uspjeh fitoremedijacije nije samo rezultat vrste onečišćenja i njegove razine, svojstva tla i brojnost mikroorganizama, već i pravilanog izbora sorti i klonova. S obzirom na navedene činjenice, i uvažavajući dobivene rezultate, neophodna su daljnja istraživanja usmjerena na analize interakcije biljke-mikroorganizmi-tlo, uključujući i selekciju klonova.

Ključne riječi

fitoremedijacija; fiziološki parametri; naftna kontaminacija; topole

Hrčak ID:

84712

URI

https://hrcak.srce.hr/84712

Datum izdavanja:

30.6.2012.

Podaci na drugim jezicima: engleski

Posjeta: 6.067 *