Constitutive tolerance to heavy metals of the genus Viola L. (Violaceae Batsch.) based on studies of survival, physiological parameters and accumulation of metals in suspension cells.

This research aimed to evaluate hypothesis of innate tolerance to heavy metals within Viola L. genus (violets). Violets enclose many species, which are heavy metal-tolerant, ranging from facultative metallophytes to hyperaccumulators. It is unknown, whether this tolerance is a re-sult of gradual microevolutionary adaptive processes or whether this trait was inherited from tolerant ancestors(s).Cell suspension cultures from callus tissue of five plants: two non-metallophytes; Arabidopsis thaliana (Col-0) and Viola x wittrockiana, and three metallophytes; V. philippica, V. tricolor and Silene vulgaris subsp. humilis were developed. Cell viability, non-enzymatic antioxidant content and the accumulation of heavy metals after cell treatment with Zn or Pb were exam-ined.Cells of violets were characterized by high tolerance, independently on their ecological status (non-metallophyte vs metallophyte), after exposure to Zn or Pb (1000 μM). Metallophytes belonging to Viola genus had high content of antioxidants, indicating their high responsivity to these metals. In all species, lead was detected in the protoplasm of the cells, not in the vac-uole or cell wall. All violets were characterized by the capacity to accumulate lead.The results indicate innate (constitutive) tolerance to heavy metals in violets. Furthermore, physiological and biochemical results obtained using plant cells translate into heavy metal tol-erance of the whole plant.

Badania miały na celu potwierdzenie wrodzonej tolerancji na metale ciężkie u gatunków z rodzaju Viola L. (fiołki) W tej grupie występuje wiele gatunków, które rosną na glebach z metalami ciężkimi, od fakultatywnych metalofitów po hiperakumulatory. Nie wiadomo, czy jest to wynikiem stopniowych procesów mikroewolucyjnych prowadzących do adaptacji, czy cecha ta została odziedziczona po tolerancyjnym przodku (-ach).Wyprowadzono kultury zawiesinowe komórek z tkanki kalusa pięciu roślin: dwóch niemetalofitów; Arabidopsis thaliana (Col-0) i Viola x wittrockiana oraz trzech metalofitów; V. philippica, V. tricolor i Silene vulgaris subsp. humilis. Zmierzono żywotność komórek, zawartość nieenzymatycznych przeciwutleniaczy i akumulację metali ciężkich po traktowaniach komórek Zn lub Pb.Komórki gatunków z rodzaju Viola charakteryzowały się wysoką tolerancją na Zn i Pb (1000 μM), niezależnie od ich statutu ekologicznego (niemetalofity vs metalofity). Fiołki będące -metalofitami wykazywały wysoką zawartość przeciwutleniaczy, co świadczy o ich wysokiej reaktywności na metale ciężkie. U wszystkich gatunków ołów wykryto w protoplazmie komórek, nie w wakuoli lub ścianie komórkowej. Komórki wszystkich gatunków fiołków charakteryzowały się zdolnością do akumulacji ołowiu.Wyniki wskazują na wrodzoną (konstytutywną) tolerancję fiołków na metale ciężkie. Co więcej, wyniki uzyskane w badaniach fizjologicznych i biochemicznych na komórkach roślinnych przekładają się na tolerancję na metale ciężkie na poziomie całej rośliny.