Nickel; whether toxic or essential for plants and environment - A review

Highlights•Nickel (Ni) is becoming a toxic pollutant in agricultural environments due to its increasing concentrations through anthropogenic activities.•Different activities are responsible for Ni release into environment such as mining, smelting, burning of fossil fuel as well as industrial wastes.•Ni is essential micronutrient and integral part of several enzymes such as urease and hydrogenase taking part in nitrogen cycle.•Excessive Ni influences plant physiology and alters biochemical pathways.•Phytoremediation of Ni is an important strategy to cope with excessive Ni in soils.AbstractNickel (Ni) is becoming a toxic pollutant in agricultural environments. Due to its diverse uses from a range of common household items to industrial applications, it is essential to examine Ni bioavailability in soil and plants. Ni occurs in the environment (soil, water and air) in very small concentrations and eventually taken up by plants through roots once it becomes available in soil. It is an essential nutrient for normal plant growth and development and required for the activation of several enzymes such as urease, and glyoxalase-I. Ni plays important roles in a wide range of physiological processes including seed germination, vegetative and reproductive growth, photosynthesis as well as in nitrogen metabolism. Therefore, plants cannot endure their life cycle without adequate Ni supply. However, excessive Ni concentration can lead to induce ROS production affecting numerous physiological and biochemical processes such as photosynthesis, transpiration, as well as mineral nutrition and causes phytotoxicity in plants. ROS production intensifies the disintegration of plasma membranes and deactivates functioning of vital enzymes through lipid peroxidation. This review article explores the essential roles of Ni in the life cycle of plant as well as its toxic effects in details. In conclusion, we have proposed different viable approaches for remediation of Ni-contaminated soils.

- چه سمی باشد و چه برای گیاهان و محیط‌زیست - بررسی

Highlights (نیکل)در حال تبدیل شدن به یک آلاینده سمی در محیط‌های کشاورزی به دلیل افزایش غلظت آن از طریق فعالیت‌های انسانی است. فعالیت‌های مختلف مسیول انتشار Ni در محیط مانند استخراج، ذوب، سوزاندن سوخت‌های فسیلی و همچنین ضایعات صنعتی هستند. Ni از ماده مغذی کم‌مصرف و بخش الزامی از چندین آنزیم نظیر urease و hydrogenase در چرخه نیتروژن است. Ni بیش از حد بر فیزیولوژی گیاهان تاثیر می‌گذارد و مسیرهای بیوشیمیایی را تغییر می‌دهد. Ni یک استراتژی مهم برای مقابله با Ni بسیار کم در soils.Abst ractNickel (Ni)است که در حال تبدیل شدن به یک آلاینده سمی در محیط‌های کشاورزی است. به خاطر کاربرد متنوع آن از طیف وسیعی از موارد خانگی رایج برای کاربردهای صنعتی، بررسی فراهمی زیستی Ni در خاک و گیاهان ضروری است. Ni در محیط (خاک، آب و هوا)در غلظت‌های بسیار کوچک رخ می‌دهد و در نهایت توسط گیاهان از طریق ریشه‌ها بدست می‌آید وقتی که در خاک در دسترس باشد. این ماده یک ماده مغذی ضروری برای رشد و رشد گیاه طبیعی است و برای فعال کردن چندین آنزیم مثل urease و glyoxalase - I مورد نیاز است. Ni در گستره وسیعی از فرآیندهای فیزیولوژیکی مثل جوانه زنی دانه، رشد گیاهی و تولید مثل فتوسنتز و همچنین متابولیسم نیتروژن نقش مهمی ایفا می‌کند. بنابراین، گیاهان نمی‌توانند چرخه عمر خود را بدون تامین مناسب نی تحمل کنند. با این حال، غلظت زیاد Ni می‌تواند منجر به تحریک تولید ROS موثر بر فرآیندهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی متعددی نظیر فوتو سنتز، فرا تراوش و همچنین مواد مغذی معدنی و ایجاد phytotoxicity در گیاهان شود. ROS تولید سبب از هم پاشیدن غشا پلاسما و عملکرد موثر آنزیم‌های حیاتی از طریق peroxidation چربی می‌شود. این مقاله به بررسی نقش اساسی نی در چرخه حیات گیاه و همچنین اثرات سمی آن در جزئیات می‌پردازد. در نتیجه، رویکردهای مناسبی برای ترمیم خاک آلوده به Ni پیشنهاد کردیم.