To investigate the possible role of EDTA in mitigating cadmium (Cd) toxicity, we treated mustard (Brassica juncea L.) seedlings with CdCl2 (0.5 mM and 1.0 mM, 3 days) alone and in combination with 0.5 mM EDTA in a semihydroponic medium. In the absence of EDTA, mustard seedlings accumulated Cd in their roots and shoots in a concentration dependent manner. Overaccumulation of Cd boosted generation of hydrogen peroxide (H2O2) and superoxide anions (O2•−), increased lipoxygenase (LOX) activity, lipid peroxidation, and cytotoxic methylglyoxal (MG) content. It also disturbed components of the antioxidant defense and glyoxalase systems. Furthermore, Cd stress decreased growth, leaf relative water content (RWC) and chlorophyll (chl) content but augmented the proline (Pro) content. On the other hand, EDTA supplemented Cd-stressed seedlings improved the constituents of the AsA-GSH cycle with the upregulated activities of ascorbate peroxidase (APX), monodehydroascorbate reductase (MDHAR), dehydroascorbate reductase (DHAR), glutathione reductase (GR), glutathione peroxidase (GPX), superoxide dismutase (SOD), and catalase (CAT). Moreover, addition of EDTA to the Cd-stressed seedlings notably enhanced Gly I activity in contrast to the stress treatment. Ethylenediaminetetraacetic acid decreased Cd accumulation in the both shoots and roots, as well as increased other nonprotein thiols (NPTs) in leaves, including the phytochelatin (PC) content. It also decreased H2O2 and O2•− generation, lipid peroxidation and MG content but enhanced RWC, chl and Pro contents in the leaves, which confirmed the improved growth of seedlings. The findings of the study suggest that exogenous application of EDTA to the Cd-treated seedlings reduces Cd-induced oxidative injuries by restricting Cd uptake, increasing NPTs concentration and upregulating most of the components of their antioxidant defense and glyoxalase systems.
W celu określenia roli EDTA (kwas edetynowy, acidum edeticum) w obniżaniu toksyczności kadmu
(Cd), siewki gorczycy (Brassica juncea L.) traktowano CdCl2 (w stężeniach 0,5 i 1 mM przez 3 dni) w kombinacjach z lub bez dodatku 0,5 mM EDTA do semi-hydroponicznego podłoża. Rośliny
uprawiane w obecności Cd bez EDTA akumulowały metal w korzeniach i częściach nadziemnych
proporcjonalnie do zastosowanego stężenia Cd. Akumulacja Cd indukowała produkcję nadtlenku
wodoru (H2O2) i anionu ponadtlenkowego (O2•−), zwiększała aktywność lipoksygenazy (LOX),
peroksydację lipidów i poziom cytotoksycznego metyloglioksalu (MG). Kadm zakłócał również
funkcjonowanie składników systemu antyoksydacyjnego i glioksalazowego. Ponadto, Cd negatywnie wpływał na wzrost roślin, względną zawartość wody w liściach (RWC) i stężenie chlorofilu, ale stymulował akumulację proliny (Pro). Dodatek EDTA do pożywki zawierającej Cd pozytywnie wpływał na funkcjonowanie cyklu glutationowo-askorbinianowego, zwiększając aktywność peroksydazy askorbinianowej (APX), reduktazy monodehydroaskorbinianowej (MDHAR), reduktazy dehydroaskorbinianowej (DHAR), reduktazy glutationowej (GR), peroksydazy glutationowej (GPX), a także dysmutazy ponadtlenkowej (SOD) i katalazy (CAT). Ponadto, dodanie EDTA do środowiska wzrostu roślin traktowanych Cd zwiększyło aktywność glioksalazy I (Gly I) w roślinach, czego nie stwierdzono w roślinach traktowanych wyłącznie Cd. EDTA ograniczył akumulację Cd zarówno w korzeniach, jak i w częściach nadziemnych, zwiększając jednocześnie poziom niebiałkowych tioli (NPT), w tym fitochelatyn (PC). Dodatkowo, w roślinach traktowanych Cd w obecności EDTA stwierdzono niższy poziom H2O2, O2•−
i MG oraz obniżenie peroksydacji lipidów, ale wzrost RWC, a także stężenia chlorofilu i Pro, co wpłynęło na lepszy wzrost roślin. Uzyskane wyniki sugerują, że zastosowanie egzogennego EDTA razem z Cd obniża toksyczność metalu związaną z generowaniem stresu oksydacyjnego, poprzez ograniczenie pobierania Cd, zwiększenie stężenia NPT i pozytywny wpływ na aktywność większości składników systemu antyoksydacyjnego i glioksalazowego.
