식물에 의한 납, 카드뮴 흡수 기작에 미치는 자유이온 및 유기산-중금 속 복합체의 영향 (Effects of free metal ions and organo-metal complexes on the absorption of lead and cadmium by plants)

서지정보

· 발행기관 : 한국응용생명화학회
· 수록지 정보 : Journal of Applied Biological Chemistry / 64권 / 2호 / 159 ~ 164페이지
· 저자명 : 이미나, 서병환, 김권래

초록

토양 중 중금속은 자유이온, 유기산-중금속 복합체를 포함한 다양한 화학종으로 존재한다. 이 중 중금속 자유이온 비율은 식물체의 중금속 흡수와 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있다.
본 연구는 중금속 자유이온과 유기산-중금속 복합체 존재 비율이 식물의 납, 카드뮴 흡수에 어떤 영향을 미치는지 알아보기위하여 수행되었다. 이를 위해 순환식 양액재배 장치에서 28일간 키운 상추를 48시간 동안 납과 카드뮴 용액에 침지시키는실험을 진행하였다. 침지 전 시트르산, 옥살산, 아세트산, 휴믹산을 이용해 납과 카드뮴 용액의 중금속 자유이온과 유기산-중금속 복합체의 비율이 100:0, 90:10, 70:30, 60:40이 되도록조절하였다. 침지 후 상추 뿌리와 잎의 납, 카드뮴 농도를 분석한 결과, 용액 중 중금속 자유이온의 비율과 식물이 흡수한 납, 카드뮴 농도는 상관관계를 보이지 않았다. 반면에 처리한 유기산의 종류와 중금속 종류에 따른 차이가 더 큰 것으로 나타났다. 시트르산은 납 흡수는 증가시켰지만 카드뮴 흡수는 감소시켰다. 시트르산은 다른 유기산보다 상추의 납 흡수율을 높였는데 이는 시트르산이 분자량이 크기 때문에 중금속 이온과 복합체를 형성할 수 있는 용량이 더 크기 때문인 것으로 보인다. 그러므로 본 연구 결과는 식물에 의한 중금속 흡수가 단순히 자유이온의 양에 따라 달라지기 보다는 존재하는 유기산의 분자량에 의한 결합용량 차이가 중금속 종류에 따라 달리 작용하여결정된다는 것을 보여준다.

영어초록

Heavy metals exist in soils in various chemical forms including free metal ions and organo-metal complexes. The ratio of free metal ions has been known to be highly associated with the plant absorption of heavy metals. This study aims to understand the effect of free ions and organo-metal complexes on the absorption of lead (Pb) and cadmium (Cd) by plants. For this, lettuce grown in a hydroponic system for 28 days was consequently grown another 48 hours using Pb and Cd solutions.
The ratios of free ion to organo-metal complexes in the solutions were adjusted at 100:0, 90:10, 70:30, 60:40 by four different organic acids (citric, oxalic, acetic, and humic acid). After that, the concentration of Pb and Cd in lettuce were analyzed. The Pb and Cd absorption by lettuce was more relied on the types of organic acids treated and the type of metals rather than the ratio of free metal ions. For example, citric acid increased the Pb absorption while it decreased the Cd absorption by lettuce. There was no significant relationship between free metal ion ratios and both Pb and Cd uptake by lettuce. It could be explained that citric acid, a relatively higher molecular weight organic acid, has higher ion binding capacity, so it forms organo-Pb complex easily due to the higher affinity of Pb on the binding site in comparison with Cd.
Consequently, this complexation would assist Pb uptake by lettuce.

참고자료

· 없음