Modifications biochimiques et cytogénétiques induite par l’application exogène de l’α-tocophérol sur des plantules de Vicia faba sous stress métallique

Abstract

Heavy metal stress is one of the major abiotic stresses that have caused environmental pollution in recent decades. Under stress, tocopherol acts as a remedial tool against oxidative stress.In a previous studies , we found that the application of α-tocopherolwas beneficial in improving growth and yield of faba bean (ViciafabaL.) plants under heavy metal stress. In the current study we try to clarify the mechanism that might be involved in theameliorating effects of α-tocopherol on faba bean plants grown under different levels of Cd. The effect of α-tocopherol on cell membrane stability, photosynthetic pigments, carbohydrate contents, antioxidant enzyme activities, free proline, micronucleus formation and chromosomal aberrations. Were investigated in plants grown in nutritivesolution supplemented with different Cd concentrations (0 ou 150 μmol/l) and were sprayed with α-tocopherol at concentrations of 50 and 100mg / l .The heavy metal stress caused an increase in proline content , malondialdéhydeMDA and in some enzyme activities, in contrast electrolyte leakage, leaf membrane stability, total soluble carbohydrates, protein content, chlorophyll a and b and glutathione were severely depressed at relatively high levels of Cd . Application of α-tocopherolcaused a significantly increase in the activity of ascorbate peroxidase (APX) and catalase (CAT) in plant as compared to unstreated plants. Enhanced antioxidant activities helped to decrease oxidative damage and develop tolerance against heavy metal stress in α-tocopherol-treated faba bean plants. An increase in the degree of heavy metal stress tolerance induced by α-tocopherol was indicated by the improvement of the membrane stability index, photosynthetic activity and consequently the carbohydrate pool. The data provided evidence that α-tocopherol treatment reduced the adverse effects of cadimium stress on faba bean plants, and might play a key role in providing stress tolerance by stimulation of the antioxidant system as a stress protection mechanism. ------------------------------------------------------------------------------------- الإجهاد بالمعادن الثقيلة هو احد الضغوطات الأساسية اللاحيوية التي تسبب التلوث البيئي في العقود الأخيرة. أثبتت الدراسات أن التوكفيرول يعمل كمادة وقائية ضد الإجهاد التأكسدي ,حيث وجد أن تطبيق ألفا توكفيرول كان مفيدا في تحسين نمو ومردود نبات الفول (Vicia faba) التي كانت تحت تأثير الإجهاد بالمعادن الثقيلة.من خلال هذه الدراسة حاولنا توضيح الآلية التي يمكن أن يشارك فيها تأثير ألفا توكفيرول على استجابة نبات الفول المزروعة في تراكيز مختلفة من الكادميوم . حيث قمنا بدراسة تأثيره على استقرار الغشاء الخلوي ،محتوى اليخضور،كمية الكربوهيدرات ،النشاط الانزيمي المضاد للأكسدة ،كمية البر ولين الحر،تشكل الانوية الصغيرة وكذا التشوهات الصبغية للنباتات المزروعة في محلول مغذي يحتوي على تراكيز مختلفة من الكادميوم (0 ou 150μmol/l) التي تم رشها بمادة ألفا توكفيرول بتراكيز مختلفة أيضا 50 100 mg / l .حيث تسبب الإجهاد بالمعادن الثقيلة في زيادة محتوى البرولين، MDAو نشاط بعض الإنزيمات على عكس ذلك حدث نقص في الناقلية الكهربائية ،استقرار الغشاء البلازمي ، الكربوهيدرات و محتوى البروتين كما أن كل من اليخضور أوب و الغلوتاتيون حدث لهم انخفاض شديد في نبات الفول تحت تأثير الكادميوم . تطبيق ألفاتوكفيرولأدىإلى تحسيننشاط كل من (APX) و (CAT) في النباتات المعالجة بالفاتوكفيرولمقارنة بالنباتات غير المعالجة ، كما لاحظنا زيادة مقاومة النباتات للإجهاد من خلال تحسين مؤشر استقرار الغشاء ,اليخضور و محتوى الكربوهيدرات . في الأخيرأثبتت النتائج المتحصل عليها أن ألفا توكفيرول يقلل من التأثيرات الضارة للاجهاد الناجم عن الكادميوم على نبات الفول كما يمكن له أن يلعب دورا فعالا في ------------------------------------------------------------------------------ Le stress des métaux lourds est l'un des principaux stress abiotiques qui cause la pollution de l'environnement au cours des dernières décennies. Sous stress, le tocophérol agit comme outil de protection contre le stress oxydatif. Dans des études précédentes, nous avons constaté que l'application d'α-tocophérol était bénéfique pour améliorer la croissance et le rendement des plantes de fève (Vicia faba) stressées aux métaux lourds. Dans la présente étude, nous avons essayé de clarifier le mécanisme qui pourrait être impliqué dans les effets d'amélioration de l'α-tocophérol sur les plantes de fèves cultivées sous différents niveaux de Cd. L'effet de l'α-tocophérol sur la stabilité de la membrane cellulaire, les pigments photosynthétiques, les teneurs en hydrates de carbones, les activités enzymatiques antioxydantes, la proline libre, la formation de micronoyaux et les aberrations chromosomiques. Ont été étudiés chez des plantes cultivées dans une solution nutritive additionnée de différentes concentrations de Cd (0 ou 150μmol/l) et ont été pulvérisées avec l'α-tocophérol à des concentrations de 50 et 100 mg / l. Les stress des métaux lourds provoque une augmentation de la teneur en proline, le malondialdéhyde (MDA) et l’activité de certaines enzymes par contre la fuite électrolyte, la stabilité membranaire des feuilles, les glucides solubles totaux, la teneur en protéine, la chlorophylle a et b et le glutathion des fèves étaient fortement déprimés à des niveaux relativement élevés de Cd. L'application d'α-tocophérol provoque une amélioration de l'activité de l'ascorbate peroxydase (APX) et de la catalase (CAT) dans la plante par rapport aux plantes non traitées. Les activités antioxydantes sont améliorées qui aide à réduire les dommages oxydatifs et développe une tolérance au stress dû aux métaux lourds dans les plantes de fève traitées à l'α-tocophérol. Cette augmentation de la tolérance au stress des métaux lourds induite par l'α-tocophérol a été mise en évidence par l'amélioration de l'indice de stabilité membranaire, l'activité photosynthétique et par conséquent la teneur en glucides. Les résultats démontrent que le traitement par l'α-tocophérol réduisait les effets néfastes du stress dû au Cd sur les plantes de fève et pourrait jouer un rôle clé dans la tolérance au stress par la stimulation du système antioxydant comme mécanisme de protection contre le stress.