Avaliação dos efeitos fitotóxicos do flúor em Spondias dulcis Forst. F. (Anacardiaceae), espécie tropical sensível

The degradation of numerous plant formations in the surroundings of some industrial clusters in Brazil is significantly related with the presence of fluorine in the atmosphere. The use of plants to detect the effects of atmospheric pollutants has been proving an appropriate and low cost methodology,...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2008
Main Author: Santos, Bruno Francisco Sant'anna dos lattes
Orientador/a: Azevedo, Aristéa Alves lattes
Co-advisor: Silva, Luzimar Campos da lattes, Araújo, João Marcos de lattes
Banca: Oliveira, Denise Maria Trombert de lattes, Meira, Renata Maria Strozi Alves lattes, Ribas, Rogério Ferreira lattes
Format: Tese
Language:por
Published: Universidade Federal de Viçosa
Programa: Doutorado em Botânica
Department: Botânica estrutural; Ecologia e Sistemática
Assuntos em Portugês:
Assuntos em Inglês:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:http://locus.ufv.br/handle/123456789/349
Citação:SANTOS, Bruno Francisco Sant'anna dos. Evaluation of phytotoxic fluoride effects on Spondias dulcis Forst. F. (Anacardiaceae), a sensitive tropical species. 2008. 117 f. Tese (Doutorado em Botânica estrutural; Ecologia e Sistemática) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2008.
Resumo Português:A degradação de diversas formações vegetais no entorno de alguns pólos industriais no Brasil encontra-se, significativamente, relacionada à presença de flúor na atmosfera. O uso de plantas tem se revelado uma metodologia adequada e de baixo custo para a detecção dos efeitos de poluentes atmosféricos, entretanto, a universalidade do uso de determinadas espécies bioindicadoras tem sido questionada. Objetivou-se caracterizar, de forma acurada, os sintomas morfoanatômicos causados pelo flúor em Spondias dulcis, espécie tropical sensível ao flúor, fornecendo subsídios para utilização da espécie, em campo, no prognóstico e diagnóstico de injúria pelo poluente; selecionar parâmetros visuais, microscópicos e fisiológicos a serem utilizados como biomarcadores em programas de biomonitoramento; avaliar o efeito das imissões de flúor de uma fábrica de alumínio sobre parâmetros macro e microscópicos em S. dulcis; avaliar se S. dulcis pode ser empregada como espécie bioindicadora e correlacionar as alterações visuais, microscópicas e fisiológicas causadas pelo flúor na lâmina foliar desta espécie. As plantas foram expostas aos efeitos fitotóxicos do flúor em experimentos de longa e curta duração, em laboratório, e no campo. Foram feitas coletas para estudos morfoanatômico, micromorfológico, estrutural (quantitativo e qualitativo), ultraestrutural e fisiológico, além da quantificação do teor de poluente, a partir de técnicas usuais. As necroses com coloração típica, tiveram início, principalmente, a partir da base dos folíolos e com maior intensidade na porção apical das plantas. O conteúdo de flúor aumentou nas plantas expostas em laboratório, havendo aparente correlação com o tempo de exposição. No campo, as plantas expostas nas adjacências da fonte emissora também apresentaram maior quantidade do poluente nas folhas. Os danos na superfície dos folíolos foram caracterizados como plasmólise, erosão das ceras epicuticulares, infestação por hifas fúngicas e ruptura da parede periclinal externa das células epidérmicas. Em laboratório, os danos surgiram em ambas as faces simultaneamente mas, no campo, os danos tiveram início a partir da face abaxial. Estruturalmente, observou-se acúmulo de compostos fenólicos no parênquima lacunoso e nas proximidades das terminações xilemáticas. O acúmulo de grãos de amido foi nítido na nervura mediana, contudo, a análise ultra-estrutural também demonstra este evento entre a margem e a nervura. As membranas celulares e os cloroplastos foram extremamente afetados pelo poluente. O acúmulo de material granuloso ocorreu dentro e nas proximidades das terminações xilemáticas. Houve redução na concentração de pigmentos fotossintéticos em folíolos sem sintoma. Na epiderme, os danos causados pelo flúor estavam principalmente associados aos estômatos, porém, a concentração interna de CO2 não variou, demonstrando que a redução na fotossíntese está associada a um componente metabólico. A interpretação conjunta dos danos fisiológicos e microscópicos permite concluir que a redução na fotossíntese dos FSS não ocorre devido a mecanismos de difusão de carbono e nem a danos na fase luminosa da fotossíntese, mas sim a alterações na estrutura dos cloroplastos e que o acúmulo de amido deve ser reflexo da inativação de células do floema, responsável pela translocação de fotoassimilados para as raízes. Os eventos microscópicos descritos antecederam o surgimento de sintomas em todos os experimentos, desta forma, possuem valor prognóstico. Estes resultados confirmam o potencial de S. dulcis como bioindicadora de reação e de parâmetros visuais, microscópicos e fisiológicos como biomarcadores.
Resumo inglês:The degradation of numerous plant formations in the surroundings of some industrial clusters in Brazil is significantly related with the presence of fluorine in the atmosphere. The use of plants to detect the effects of atmospheric pollutants has been proving an appropriate and low cost methodology, however, the universality of use of certain bioindicator species has been questioned. The objective of this work was therefore to characterize accurately morphoanatomical symptoms caused by fluoride in Spondias dulcis, a fluoride- sensitive tropical species, in order to use the species in the field for diagnosis and prognosis of pollutant-induced injuries; select visual and physiological parameters to be used as biomarkers in biomonitoring programs; evaluate the effect of fluoride emissions from a aluminum plant on macroscopic and microscopic parameters in S. dulcis; evaluate whether S. dulcis can be used as bioindicator species and correlate visible, microscopic and physiological changes caused by fluorine in leaf blade of this species. The plants were exposed to phytotoxic effects of fluoride in long and short experiments, in laboratory and in the field. Leaves were collected for morphoanatomical, micromorphological, structural (quantitative and qualitative), ultra-structural and physiological studies, as well as the quantification of the pollutant level by usual techniques. Necroses with typical coloration were began mainly from the leaflet base, having a higher intensity on the apical portion of the plants. Fluoride content increased in plants exposed to fluoride in the laboratory, with apparent correlation with time of exposure. In the field, the plants exposed to fluorine in the adjacencies of the issuing source also showed higher levels of the pollutant in the leaves. The damages on leaflet surface were characterized as plasmolisis, erosion of epicuticular wax, infestation by fungal hyphae and rupture of the external periclinal wall of the epidermal cells. In laboratory, the injuries appeared simultaneously on both faces, but in the field, the injuries started on the abaxial surface. Structurally, accumulation of phenolic compounds was observed in the spongy parenchyma and at the boundaries of the ending veinlets. Starch grain accumulation in the midrib was clear, however, the ultra-structural analysis also showed this event between the margin and the rib. Cell membranes and chloroplasts were strongly affected by the pollutant. Accumulation of granular material occurred within and near the extremities of the xylem. There was reduction in the concentration of photosynthetic pigments of leaflets with symptoms. The cell wall was the most changed cell component in the epidermis and the damages caused by the fluoride were mainly associated with the stomata, however, the internal CO2 concentration did not vary, showing that photosynthesis reduction is probably associated with a metabolic component. The joined interpretation of physiological and microscopic damages led to the conclusion that the reduction in photosynthesis of leaflets with symptoms did not occur due to carbon diffusion mechanisms nor to damages to the luminous phase of photosynthesis, but due to changes in chloroplast structure, and that the starch accumulation must be caused by the inactivation of phloem cells that are responsible for the translocation of photoassimilates to roots. The described microscopic events precede symptom appearance, and therefore have prognostic value. These results confirm the potential of S. dulcis as reaction bioindicator and the visual, microscopic and physiological parameters as biomarkers.