V některých částech světa představuje zamoření těžkými kovy vážný problém. Zejména v průmyslových oblastech se v půdách mohou ve značné koncentraci vyskytovat prvky jako arzen, kadmium, chrom, měď, nikl nebo olovo.
Míra jejich toxického působení závisí nejen na množství, v němž se v půdě nacházejí, nýbrž i na dalších faktorech, jako je např. hodnota pH půdního roztoku (vyšší toxicita kadmia v kyselém prostředí) nebo mocenství (rakovinotvornost šestimocného chromu).
Sanace půd s obsahem těžkých kovů bývá velmi nákladná. Někdy lze provést tzv. fytoremediaci, což je proces, při němž se do kontaminované zóny vysadí druh rostliny, který je schopen hyperakumulace daného polutantu (ideálně ve svých nadzemních pletivech). Následné sklizení a bezpečné zneškodnění biomasy probíhá mnohem snadněji než těžba zamořené půdy.
Nezbytnou podmínkou úspěšné fytoremediace je samozřejmě nalezení vhodného rostlinného druhu. Kromě požadavku na dostatečnou odolnost vůči působení příslušného prvku a na jeho zvýšenou akumulaci musejí být rostliny schopny růstu v daných klimatických podmínkách. Citlivost rostlin na přítomnost různých chemikálií lze studovat také v laboratoři. V explantátových kulturách in vitro jsme zjišťovali, jak budou jednotlivé druhy reagovat na přídavek dusičnanu kademnatého do živného média. Sledovali jsme kultury jabloně, višně, arónie, muchovníku, aktinidie, zimolezu, jujuby a kanadské borůvky, a to v rozmezí koncentrací 0,01 až 10 mg čistého kadmia na litr média. Po měsíci kultivace se ukázalo, že aktinidie, zimolez, jujuba a kanadská borůvka nejsou ani při nižších dávkách kadmia schopny dlouhodobě přežívat. Naopak značnou odolnost i při nejvyšších koncentracích vykázala např. arónie.
Pomocí hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS) jsme rovněž zjišťovali prvkové složení výhonů rostoucích na jednotlivých variantách živného média. Pozorovali jsme poměrně značné mezidruhové rozdíly. Výsledky také naznačily, že přítomnost kadmia může pozměnit poměry příjmu jiných prvků. Z celkového souboru stanovovaných prvků jsme se blíže zaměřili na prvky, které dle literatury vstupují do interakcí s kadmiem a mohou potenciálně snižovat jeho příjem (zinek, měď, bór, molybden).
Výsledky získané s využitím explantátových kultur nemusejí přesně odpovídat reálné situaci, a to zejména kvůli absenci kořenů. Takový rostlinný materiál totiž není chráněn kořenovými bariérami, a toxické látky tak mohou neselektivně vstupovat přímo do prýtu. V souladu s tímto předpokladem jsme při stanovení obsahu kadmia zaznamenali přímou úměru mezi jeho koncentrací v médiu a množstvím přijatým do rostlinné hmoty. Pouze na základě údajů získaných při in vitro experimentech tedy např. nelze spolehlivě rozeznat potenciální hyperakumulátory, avšak míru tolerance vysokého obsahu kadmia (či jiného prvku) v pletivech – pokud už se do nich dostane – je možné vypozorovat.
Téma je podrobněji zpracováno v článku:
Slámová A., Vávra A. & Semerák M. (2025): Působení kadmia na růst a prvkové složení in vitro kultur ovocných druhů. Vědecké práce ovocnářské 31(2) – přijato k tisku [říjen 2025]
Autor: Mgr. Matěj Semerák; Ing. Alexandra Slámová, DiS.; Ing. Aleš Vávra, Ph.D. (VŠÚO Holovousy s.r.o.)
sledování fytotoxicity různých variant živného média
foto: Ing. Alexandra Slámová, DiS.
přístroj pro minerální rozklad rostlinné matrice kyselinou dusičnou (Discover SP-D 80, CEM)
foto: PharmDr. Tomáš Bílek, Ph.D.
hmotnostní spektrometr s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS 7900, Agilent)
foto: PharmDr. Tomáš Bílek, Ph.D.