Morfologiczne, biochemiczne i molekularne aspekty wzrostu topoli i wierzby na odpadach pogarbarskich

Wykorzystanie topoli i wierzby do zalesiania składowisk może pomóc w ich rekultywacji i ograniczeniu rozprzestrzeniania się chromu w środowisku. Jednym z głównych źródeł niebezpiecznych dla środowiska związków chromu jest przemysł garbarski. W procesie oczyszczania ścieków generowane są znaczne ilości osadów zawierających skoncentrowane dawki metali i innych pierwiastków oraz materii organicznej. Składowanie jest jak dotąd najczęściej stosowanym sposobem zagospodarowania tych odpadów. Może jednak stanowić poważne zagrożenie dla ekosystemów glebowych i wodnych oraz wód gruntowych. Fakt, iż odpady pogarbarskie oprócz toksycznej dla większości roślin zawartości Cr, charakteryzują się bogactwem biogenów, otwiera perspektywę połączenia fitoremediacji z produkcją biomasy na cele energetyczne. Badania podjęte w rozprawie doktorskiej miały na celu porównanie przydatności drzew z rodzajów Salix i Populus do nasadzeń na różnych składowiskach odpadów pogarbarskich (czynnym i nieczynnym od kilkunastu lat). Analizy morfologiczne, składu chemicznego oraz stresu oksydacyjnego i zdolności do jego niwelowania pozwoliły wskazać topolę (zwłaszcza P. × canescens i P. alba 'Villafranca') jako gatunek lepiej tolerujący uprawę w danym podłożu niż wierzba (Salix viminalis). Zastosowane metody proteomiczne pozwoliły na identyfikację białek związanych z odpowiedzią i adaptacją metabolizmu poszczególnych gatunków i odmian do warunków wzrostu. Po raz pierwszy wyniki te uzupełniają o aspekty molekularne doniesienia literaturowe dotyczące uprawy roślin, w tym drzew, na odpadach pogarbarskich.
Stwierdzono większą toksyczność odpadów z nieczynnego składowiska niż z czynnego. Wynik ten był konsekwencją różnych technologii garbowania i traktowania ścieków w poszczególnych zakładach. Umacnia on również obawy o wpływ długo istniejących i nieużywanych już składowisk odpadów na środowisko. Z drugiej strony potwierdzono, że niewielki dodatek odpadów pogarbarskich zawierających bogactwo pierwiastków biogennych do gleby stymuluje wzrost topoli i wierzby w podobny sposób jak zastosowanie nawozu, a duża zawartość materii organicznej ogranicza toksyczność Cr dla sadzonek.
Uprawa na obydwu odpadach pogarbarskich powodowała podobne zmiany w metabolizmie węglowodanów i lipidów (np. podwyższenie ekspresji enzymów glikolizy, przemian składników ściany komórkowej, degradacji lipidów), ale miała różny wpływ na fotosyntezę, indukcję białek stresowych, degradację białek w proteasomach, biosyntezę pirydoksalu czy metioniny.
Stwierdzono także, że ukorzenianie zrzezów wierzby w odpadach może indukować większą odporność sadzonek na warunki uprawy niż ukorzenianie prowadzone w glebie.