Reversibility effects of cadmium in growth and nitrogen metabolism in tomato plants (Lycopersicon esculentum).. Réversibilité des effets du cadmium sur la croissance et l'assimilation de l'azote chez la tomate (Lycopersicon esculentum)

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Chaffei, Chiraz | Gouia, Houda | Masclaux‐daubresse, Céline | Ghorbel, Mohamed, Habib

Edité par CCSD ; Académie des sciences (Paris) -

International audience. In order to better understand the effects of heavy metals on the growth of plants, we decided to perform recovering experimentsby following both chemical and physiological parameters in cadmium pre-stressed tomato seedlings after cadmium had beenremoved from the nutrient solution. The work shows that cadmium suppression results in resumption of growth activity. Thebiomass of leaves and stems rose steadily. The increase in root biomass exceeded those of leaves and stems. At the same time, nitrate content was increased to reach the level obtained with unstressed controls. In all the organs studied, the activitiesof the enzymes involved in the anabolic nitrogen primary assimilation pathways (nitrate reductase (NR), nitrite reductase(NiR) and glutamine synthetase (GS) soared after that cadmium had been removed. While NAD+-dependent glutamatedehydrogenase (GDH-NAD+) activity also rose progressively during the recovering time, the cognate NADH-dependentglutamate dehydrogenase (GDH-NADH) activity decreased. This result allows us to propose that the ammonia produced bythe stress-induced protein catabolism is detoxified and re-assimilated by the GDH-NADH isoenzyme. On the basis of theseresults, we will discuss the ability of the plant to dilute the effects of pollutants during the recovering period. An importantoutcome of this work is that a transient contamination of the culture medium by pollutants is not necessarily followed by asignificant depreciation in product yield or quality. . Une façon particulière d’étudier et de comprendre les effets des métaux lourds sur les paramètres physiologiques etbiochimiques affectant la croissance d’une plante consiste à suivre l’évolution de ces mêmes paramètres chez des plantespré-stressées, puis replacées dans des conditions normales. Pour cela, des plantules de tomate préalablement cultivées pendant10 jours sur milieu nutritif de base sont d’abord placées pendant 7 jours sur un milieu de culture enrichi de 20 μM de cadmium,puis replacées pendant 9 jours sur milieu de culture de base sans cadmium. Les résultats obtenus montrent que l’élimination ducadmium du milieu de culture se traduit par une reprise de l’activité de croissance de tous les organes, avec une diminution dela teneur en cadmium. Par ailleurs, la teneur en nitrate augmente progressivement dans les feuilles et dans les racines. En mêmetemps, on observe une stimulation des activités de la nitrate réductase (NR), de la nitrite réductase (NiR) et de la glutaminesynthétase (GS). Ces effets se manifestent dans tous les organes. Parallèlement à la stimulation dans l’activité de ces enzymesimpliquées dans des réactions anabolisantes de l’assimilation du nitrate, se produit une augmentation progressive de l’activitéde la glutamate déshydrogénase NAD+-dépendante (GDH-NAD+) et une diminution graduelle de l’activité de la glutamatedéshydrogénase NADH-dépendante (GDH-NADH), c’est-à-dire de l’enzyme impliquée dans la ré-assimilation détoxificatricede l’ammonium provenant de réactions protéolytiques. L’ensemble de ces résultats peut s’expliquer sur la base d’un effet dedilution du polluant préalablement accumulé dans la plante pendant la période de traitement dans une masse de tissu de plusen plus grande, entraînant une reprise de l’activité de croissance après retrait du polluant du milieu de culture

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