Dosage de certains polluants chez un modèle biologique bioaccumulateur (Impact sur les végétaux)

Abstract

To1 better1 understand1 the1 behavior1 of1 plants1 towards1 heavy metals, a widely used leguminous plant and a bioindicator of pollution, Phaseolus vulgaris L. belonging to the family Fabaceae was studied. This research covers several aspects: The first (in situ) involves a physicochemical study of the soil at each study site, including the measurement of trace metal (TM) concentrations, followed by the1 collection1 of1 samples1 of beans grown in1 these sites, and then a precise determination of the1 concentrations1 of the metallic elements1 in1 the1 tissues of1 the1 different1 plant parts. The second aspect (in vivo) aims to provide1 a1 better1 understanding1 of1 the1 reaction this1 plant species shows in1 the1 gradually increased presence of1 zinc1 (Zn1) and1 copper1 (Cu1) separately in1 the growth medium. This treatment was made under different concentrations of each element in solutions at a pH of 4.5 (25mM, 50mM, 75mM, and 100mM) over 21 days. This experiment aims to analyze the TM concentrations1 in1 the1 tissues1 of1 plants1 sown in1 treated soils, as well as their physicochemical analyses, including the antioxidant response in tolerance of Zn and Cu in1 Phaseolus1 vulgaris1 L. In11 this context, the1 activities of1 antioxidant system enzymes and non-enzymatic biomarkers were measured. The results obtained in situ show that Phaseolus vulgaris L. accumulates relatively high concentrations of TMs (Cr, Zn, and Cu), particularly Zn and Cu, with Zn potentially reaching the bean fruits and Cu being localized in the roots. A decrease in growth has1 been1 observed1 in1 plants1 grown in1 contaminated1 soils1, including a reduction in root and stem size, as1 well1 as1 the1 number1 of1 leaves and1 fruits, along with the1 appearance of1 chlorosis in1 plants1 from1 the1 most1 polluted1 sites (02 and 03).Statistical analysis of the results obtained from both parts of1 this1 study1 (in situ1 and1 in vivo1) showed significant differences between1 the1 samples and1 the1 concentration(s) of1 the1 pollutant(s) in1 the1 culture medium for1 most1 of1 the1 parameters studied1, with1 a decrease in1 chlorophyll pigment concentrations (a1, b1, a+b1), along with an1 increase1 in1 proline1 concentration, total1 proteins1, and soluble sugars; thus, an enhancing stimulation of the antioxidant system was observed (increased Catalase1 (CAT1), Ascorbate Peroxidase1 (APX1), and1 Guaiacol1 Peroxidase (GPX1) activities1), along with1 a1 depletion1 of1 GSH1 levels1 and1 an1 increase1 in1 MDA1 levels. Furthermore, the1 accumulation1 and1 translocation1 of1 Zn1 and Cu1 show that their concentrations are higher in the roots than in the aerial parts (stems and leaves), which indicates this species' high tolerance to metal pollutants and1 its1 role1 as1 a1 bioindicator of1 soil metal pollution. -------------------------------------------------------------------------------------- من أجل فهم أفضل لسلوك النباتات تجاه المعادن الثقيلة، تم دراسة أحد النباتات البقوليات، الذي يستخدم على نطاق واسع، Phaseolus vulgaris L. من عائلة الفابياسي والموشرات الحيوية للتلوث. تشمل هذه الدراسة عدة جوانب: الأول (في الميدان) يتعلق بدراسة فيزيائية وكيميائية للتربة في كل موقع من مواقع الدراسة، بما في ذلك قياس تركيزات المعادن الثقيلة فيها، تليها جمع عينات من الفاصوليا المزروعة في هذه المواقع، ثم تحديد تركيزات هذه العناصر المعدنية في أنسجتها على مستوى الأجزاء المختلفة. الجانب الثاني (في المختبر) يهدف إلى فهم أفضل لاستجابة هذا النوع النباتي لوجود الزنك (Zn) والنحاس (Cu) بشكل منفصل وذلك في حال تواجدهما بكميات مفرطة في وسط العيش، من خلال معاملة التربة بتراكيز متفاوتة لكل عنصر على شكل محاليل بتركيزات ذات درجة حموضة (pH) تقدر بـ 4.5 (25mM، 50mM، 75mM و mM100) لمدة 21 يومًا. تهدف هذه التجربة إلى تحليل تراكيز المعادن الثقيلة في أنسجة النباتات المزروعة في التربة المعالجة، بالإضافة إلى تحليل خصائصها الفيزيائية والكيميائية، بما في ذلك الاستجابة المضادة للأكسدة مقابل تحمل الزنك والنحاس عند Phaseolus vulgaris L. . في هذا الإطار، تم قياس أنشطة إنزيمات النظام المضاد للأكسدة والمواد الحيوية غير الإنزيمية. تظهر النتائج التي المحصل عليها في ميدانيا أن نبات Phaseolus vulgaris L. يراكم في أنسجته تراكيز متفاوتة من المعادن الثقيلة (الكروم والزنك والنحاس)، وخاصة الزنك والنحاس، حيث يمكن أن يصل الزنك إلى ثمار الفاصوليا بينما يتراكم النحاس في الجذور. كما تم ملاحظة تراجع في نمو النباتات المزروعة في التربة الملوثة، بما في ذلك تراجع حجم الجذور والسيقان، وكذلك عدد الأوراق والثمار، بالإضافة إلى ظهور مشكلة الاصفرار في نباتات المواقع الأكثر تلوثًا (02 و 03). تُظهر التحليلات الإحصائية للنتائج التي تم الحصول عليها في جزأي هذه الدراسة (في الميدان وفي المختبر) اختلافات كبيرة بين العينات وتركيز (الملوثات) في وسط النمو لمعظم العناصر المدروسة، مع انخفاض في تركيزات صبغات الكلوروفيل (أ، ب، أ+ب) مصحوبًا بزيادة في تركيزات البرولين والبروتينات الكلية والسكريات القابلة للذوبان؛ كما لوحظ تحفيز النظام المضاد للأكسدة (زيادة في أنشطة الكاتالازCAT))، أسكوربات بيروكسيداز (APX) وجياكول بيروكسيداز (( GPX)، مع انخفاض في مستوى GSH، مصحوبًا بزيادة في مستوى .MDA علاوة على ذلك، أظهرت نتائج تراكم الزنك والنحاس بأن تركيزاتهما أكبر في الجذور مقارنة بها في الأجزاء الهوائية (السيقان والأوراق)، مما يعكس قدرة تحمل هذا النوع العالي للملوثات المعدنية ودوره كنوع مؤشر حيوي للتلوث المعدني في التربة. -------------------------------------------------------------------------------------- Afin1 de mieux1 comprendre1 le comportement1 des plantes vis-à-vis1 des métaux lourds, une plante légumineuse largement utilisée Phaseolus vulgaris L. de la famille des Fabiaceaes et bioindicatrices de pollution, a été étudié. Cette recherche englobe plusieurs aspects: Le premier (in situ) concerne une étude physico-chimique du sol de chaque site d’étude, y compris le dosage des teneurs en ETM de dans, suivi par la récolte des échantillons d’haricot cultivées sur ces sites, puis une précision des teneurs de ces éléments métalliques dans leurs tissus des différentes parties. Le deuxième aspect (in vivo) est pour but de mieux comprendre la réaction de cette1 plante à la1 présence1 du zinc (Zn) et1 du cuivre (Cu) séparément, présents en excès dans le milieu de culture par traitement en conditions d’une gratitude de concentrations de chaque élément sous forme de solutions à pH 4,5 (25mM, 50mM, 75mM et 100mM) pendant 21 jours. Cette expérimentation vise à analyser les1 teneurs1 en1 ETM1 dans1 les tissus1 des plantes1 semaient aux sols traités, ainsi que leur analyses physico-chimiques, y compris la1 réponse1 anti-oxydante1 dans1 la1 tolérance1 du Phaseolus vulgaris L. au Zn et au Cu. Dans1 ce1 cadre1, les1 activités1 des1 enzymes1 du système1 anti-oxydant1 et1 les biomarqueurs non enzymatiques ont1 été1 mesurées.Les1 résultats1 obtenus in situ présentent que1 Phaseolus vulgaris L1. accumule des1 concentrations plus ou moins importantes des ETM (Cr, Zn et Cu), en particulier le zinc et le1 cuivre, dont le zinc peut atteindre les fruits d’haricot et le cuivre se localise au1 niveau1 des1 racines1. Une diminution1 de croissance1 chez1 les plantes1 cultivées1 sur des sols1 contaminés1, y compris la réduction de la taille des1 racines1 et des tiges1, ainsi que le1 nombre1 des1 feuilles1 et des fruits, comme l’apparition du problème de chlorose chez les plantes des sites les plus pollués (02 et 03). L’analyse1 statistique1 des1 résultats1 obtenus1 dans1 les1 deux parties de ce travail (in situ et in vivo) montrent1 des1 différences1 significatives1 entre1 les échantillons1 et1 le taux du (des) polluant (s) dans le milieu de culture pour1 la majorité1 des1 paramètres1 étudiés1, avec1 une1 diminution1 des teneurs1 en11 pigments1 chlorophylliens1 (a1, b1, a+b1) accompagnée1 d’une1 augmentation1 des1 teneurs1 en proline1, protéines totales et1 en1 sucres solubles ; Ainsi, on constate une stimulation du système anti-oxydant (augmentation des activités catalase (CAT), acrorbate peroxydase (APX) et gaïacol-peroxydase (GPX)), avec une déplétion du1 taux1 de GSH1, accompagnée d’une1 augmentation du taux de MDA. On outre, l’accumulation et la translocation du Zn et du Cu présentent que leurs teneurs sont importantes au niveau racinaire qu’au niveau aérien (tiges et feuilles), Cela reflète la grande tolérance de cette espèce aux contaminants métalliques et son rôle en tant qu'indicateur biologique de la pollution métallique des sols.