The studies on membrane phytotoxicity of cadmium ions in model systems in the presence of auxin applied to increase the potency of hyperaccumulator plants in phytoremediation of metals from the environment.

The aim of this Bachelor thesis was to verify the influence of Cd2+ ions and their mixtures with 1-naphthaleneacetic acid (NAA) on Langmuir monolayers formed from 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphatidylcholine (DPPC) 1-palmitoyl-2-oleoyl-phosphatidylglycerol (POPG) and their mixtures (DPPC/POPG = 30%/70%). These lipids represent major lipid classes identified in membranes of hyperaccumulator plants, while NAA is auxin used to increase phytoremediation efficiency of metal ions. The experiments were based on the surface pressure/area isotherm measurements performed during the compression of the monolayers spread on water subphase, Cd2+ solutions and Cd2+/NAA solutions of different concentrations of auxin. It was found that Cd2+ ions destabilize POPG/DPPC model membrane and make it more fluid as compared to the monolayer formed on water subphase. Metal ions weaken the interactions between the lipids in model system. At the lowest of the studied NAA concentrations the auxin weakens slightly unfavourable influence of Cd2+ ions, however, with the increase of NAA level in the solution the fluidity of model membrane increases and the interactions between the molecules become weaker.It was concluded that the mechanism of action of auxin as the compounds improving phytoremediation of metal ions may be membrane-related, however, it depends strongly on auxin concentration.

Celem niniejszej pracy licencjackiej było sprawdzenie wpływu jonów Cd2+ i ich mieszanin z kwasem naftylo-1-octowym (NAA) na monowarstwy Langmuira utworzone z cząsteczek 1,2-dipalmitylo-sn-glycero-3-fosfatydylcholiny (DPPC), 1-palmitylo-2-oleilo-fosfatydyloglicerolu (POPG) i ich mieszanin (DPPC/POPG = 30%/70%). Lipidy te reprezentują główne klasy lipidów występujących w błonach hiperakumulatorów roślinnych, zaś NAA to auksyna stosowana do zwiększania wydajności fitoremediacji jonów metali. Eksperymenty polegały na rejestracji izoterm ciśnienie powierzchniowe/powierzchnia podczas kompresji monowarstw utworzonych na subfazie wodnej, roztworach Cd2+ i Cd2+/NAA różniących się stężeniem auksyny.Stwierdzono, że jony Cd2+ destabilizują modelową membranę POPG/DPPC i zwiększają jej płynność w porównaniu do monowarstwy utworzonej na subfazie wodnej. Jony metalu osłabiają oddziaływania pomiędzy lipidami w układzie modelowym. Przy najniższym z badanych stężeń NAA auksyna osłabia nieco niekorzystny wpływ jonów Cd2+, jednak ze wzrostem stężenia NAA w roztworze wzrasta płynność modelowej błony i oddziaływania międzycząsteczkowe ulegają osłabieniu. Stwierdzono, że mechanizm działania auksyn jako substancji zwiększających fitoremediację metali może mieć podłoże membranowe, ale silnie zależy od stężenia auksyny.