Nickel in plants: I. Uptake kinetics using intact soybean seedlings

Resumo

Foi investigada  a absorção de níquel (Ni2+) por plantas de soja de 21 dias (Glycine max cv. Williams) com relação à sua dependência de concentração, cinética de transporte e interações com vários cátions nutrientes. A absorção de níquel, medida em função da concentração (0,02 a 100 μm), demonstrou a presença de múltiplas isotermas de absorção. Cada uma das três isotermas se conforma à cinética de Michaelis-Menten; constantes cinéticas são relatadas para a absorção pela planta intacta e para a transferência dos tecidos da raiz para a parte aérea. A absorção de Ni2+ pela planta intacta e sua transferência da raiz para a parte aérea foram inibidas pela presença de Cu2+, Zn2+, Fe2+ e Co2+. Estudos cinéticos de competição mostraram que Cu2+ e Zn2+ inibem competitivamente a absorção de Ni2+, sugerindo que Ni2+, Cu2+ e Zn2+ são absorvidos usando o mesmo sítio transportador. As constantes Km e Ki calculadas para Ni2+ na presença e ausência de Cu2+ foram 6,1 e 9,2 μm, respectivamente, enquanto as constantes Km e Ki foram calculadas como 6,7 e 24,4 μm, respectivamente, para Ni2+ na presença e ausência de Zn2+. O mecanismo de inibição de Ni2+ na presença de Fe2+ e Co2+ não foi resolvido por relações cinéticas clássicas.

Abstract

The absorption of Ni2+ by 21-day-old soybean plants (Glycine max cv. Williams) was investigated with respect to its concentration dependence, transport kinetics, and interactions with various nutrient cations. Nickel absorption, measured as a function of concentration (0.02 to 100 μm), demonstrated the presence of multiple absorption isotherms. Each of the three isotherms conforms to Michaelis-Menten kinetics; kinetic constants are reported for uptake by the intact plant and for transfer from root to shoot tissues. The absorption of Ni2+ by the intact plant and its transfer from root to shoot were inhibited by the presence of Cu2+, Zn2+, Fe2+, and Co2+. Competition kinetic studies showed Cu2+ and Zn2+ to inhibit Ni2+ absorption competitively, suggesting that Ni2+, Cu2+, and Zn2+ are absorbed using the same carrier site. Calculated Km and Ki constants for Ni2+ in the presence and absence of Cu2+ were 6.1 and 9.2 μm, respectively, whereas Km and Ki constants were calculated to be 6.7 and 24.4 μm, respectively, for Ni2+ in the presence and absence of Zn2+. The mechanism of inhibition of Ni2+ in the presence of Fe2+ and Co2+ was not resolved by classical kinetic relationships.