Το βολφράμιο (W) είναι ένα σπάνιο βαρύ μέταλλο, που χρησιμοποιείται ευρέως σε μια σειρά βιομηχανικών, στρατιωτικών και οικιακών εφαρμογών. Οι σχετικές έρευνες έχουν επικεντρωθεί στην τοξικότητα του W στα ζώα και τους ανθρώπους, λιγότερο στα οικοσυστήματα και πολύ λιγότερο στα φυτά. Στα τελευταία, το W έχει χρησιμοποιηθεί πρώτιστα ως ανασταλτικός παράγοντας των μολυβδαινιο-ενζύμων δεδομένου ότι ανταγωνίζεται το μολυβδαίνιο (Mo) για τη σύνδεσή του στο συμπαράγοντα του μολυβδαινίου (MoCo) των ενζύμων αυτών. Στην παρούσα διατριβή διερευνήθηκε η επίδραση του W σε διάφορα επίπεδα, μορφολογικά, κυτταρικά, μοριακά κ.ά., σε σχέση με τον πιθανό ανταγωνισμό του W με το Mo. Το W εφαρμόστηκε υπό τη μορφή του βολφραμικού νατρίου σε διάφορες συγκεντρώσεις και χρόνους επίδρασης σε διάφορα φυτά. Σε αρτίβλαστα Pisum sativum πραγματοποιήθηκαν επιδράσεις W, Mo ή συνδυασμοί των δύο, και οι περιφερειακοί μικροσωληνίσκοι εξετάστηκαν με ανοσοσήμανση σωληνίνης και ηλεκτρονική μικροσκοπία. Οι επηρεασμένοι με W μικροσωληνίσκοι (W-μικροσωληνίσκοι) ήταν περιορισμένοι σε αριθμό, όχι ομοιόμορφα κατανεμημένοι και ανθεκτικοί σε αντι-μιτωτικά δηλητήρια. Η πρωτεΐνη Cnx1 μπορεί να μετέχει στη συγκεκριμένη απόκριση. Αυτό έχει περαιτέρω εδραιωθεί μετά από πειραματισμό σε μεταλλάγματα cnx των Nicotiana plumbaginifolia και Arabidopsis thaliana και μέσω μιας διαδικασίας in vitro δέσμευσης του W στη Cnx1. Ειδικότερα, μεταλλάγματα της πρωτεΐνης Cnx1 εμφανίστηκαν ανθεκτικά στη δράση του W (μικροσωληνίσκοι ή Mo-ένζυμα). Προκειμένου να εξεταστεί η ενδεχόμενη καθολικότητα αυτής της απόκρισης (διαταραχή των περιφερειακών μικροσωληνίσκων), πραγματοποιήθηκαν επιδράσεις W σε διάφορα φυτικά taxa, εκπροσώπους των χερσαίων φυτών, μονοκοτυλήδονων, δικοτυλήδονων, γυμνοσπέρμων, πτεριδοφύτων και βρυοφύτων. Ο μηχανισμός με τον οποίο το W έχει επιπτώσεις στον κυτταρικό σκελετό των μικροσωληνίσκων παραμένει αόριστος, εντούτοις θα μπορούσε η αποδιοργάνωση των μικροσωληνίσκων να είναι μια παρενέργεια της εκδήλωσης προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου (PCD) κυττάρων, όπως παρατηρήθηκε για το Pisum sativum. Το W εφαρμόστηκε επίσης στις ρίζες του φυτού Arabidopsis thaliana. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η δράση του W σε αυτές πιθανώς δεν σχετίζεται με την ιδιότητά του να λειτουργεί ως αναστολέας του ΝΟ. Tο W μείωσε την αύξηση της ρίζας επάγοντας τα κύτταρα της μεταβατικής ζώνης και της ζώνης επιμήκυνσης να διαφοροποιούνται πρόωρα, έτσι ώστε η ανάπτυξη των ριζικών τριχιδίων στα επηρεασμένα από W αρτίβλαστα να αρχίζει πιο κοντά στην άκρη της ρίζας από ό,τι στο μάρτυρα. Η παρούσα μελέτη δείχνει ότι, πέρα από την παρεμπόδιση των Mo-ενζύμων, το W είναι ένας νέος αναδυόμενος ρύπος που έχει όχι μόνο τις ιδιότητες ενός ανασταλτικού παράγοντα ενζύμων αλλά και τοξικά χαρακτηριστικά ενός μετάλλου, μερικά από τα οποία είναι παρόμοια με αυτά άλλων μετάλλων, συμπεριλαμβανόμενης της αναστολής αύξησης των αρτιβλάστων, δυσμορφίες των κυττάρων, αναστολή της μίτωσης, διαταραχή του κυτταρικού σκελετού και της έκφρασης των γονιδίων που σχετίζονται με τον PCD.
Analysis of the Function of the Photoreceptors Phytochrome B and Phytochrome D in Nicotiana plumbaginifolia and Arabidopsis thaliana
