Avaliações de biomarcadores anatômicos e fisiológicos em plantas expostas ao arsênio

Anatomical and physiological evaluations of the plants species Schinus terebinthifolius (Anacardiaceae), Borreria verticillata (Rubiaceae) and Cajanus cajan (Leguminosae) were carried out following their exposure to arsenic. Anatomical evaluations included: light and scanning electron microscopy cha...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2008
Main Author: Silva, Kellen Lagares Ferreira lattes
Orientador/a: Azevedo, Aristéa Alves lattes
Co-advisor: Silva, Luzimar Campos da lattes, Cano, Marco Antonio Oliva lattes
Banca: Costa, Alan Carlos lattes, Otoni, Wagner Campos 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/123456789/354
Citação:SILVA, Kellen Lagares Ferreira. Evaluations of anatomical and physiological biomarkers in plants exposed to arsenic. 2008. 109 f. Tese (Doutorado em Botânica estrutural; Ecologia e Sistemática) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2008.
Resumo Português:Avaliações anatômicas e fisiológicas de plantas de Schinus terebinthifolius (Anacardiaceae), Borreria verticillata (Rubiaceae) e Cajanus cajan (Leguminosae) foram realizadas após exposição ao arsênio. As avaliações anatômicas incluíram: a caracterização em microscopia de luz e eletrônica de varredura; a histolocalização de um possível sítio de acúmulo do arsênio nas raízes e folhas e a análise morfométrica dos tecidos foliares. Os parâmetros fisiológicos avaliados foram as trocas gasosas e emissão de fluorescência da clorofila a. A influência do arsênio no crescimento foi analisada e o fator de transferência (FT) e o fator de acumulação (FBA) foram calculados a partir do teor deste elemento acumulado nas folhas, caules e raízes. Os experimentos foram conduzidos em casa de vegetação, na Unidade de Crescimento de Plantas da Universidade Federal de Viçosa. As plantas foram mantidas em solução de Hoagland e o arsênio foi adicionado na forma de arseniato de sódio (Na2HAsO4.7H2O); S. terebinthifolius e B. verticillata foram submetidas a concentrações de 0; 2,5; 5,0; 7,5; e 10,0 mg L-1 As e C. cajan a 0; 0,5; 1,0; 1,5; e 2,5 mg L-1 As. O tempo de exposição das plantas ao arsênio variou entre as espécies: S. terebinthifolius, 47 dias, C. cajan, 27 dias e B. verticillata, 10 dias. As alterações anatômicas nas folhas das três espécies foram evidentes, mas apenas B. verticillata translocou o arsênio para parte aérea da planta, com FT e FBA>1, mostrando que os danos observados, pelo menos nas outras duas espécies, ocorreram em função de efeitos indiretos do arsênio. A raiz, nas três espécies, sofreu alterações anatômicas pouco expressivas, se compararmos com a quantidade de arsênio presente neste órgão, pois todas apresentaram FBA>1, talvez pela compartimentalização deste elemento no vacúolo das células. O teste histoquímico para detecção de arsênio não foi conclusivo, necessitando de outras análises para sua interpretação e não sendo localizado um sítio de acúmulo de arsênio nas raízes e folhas das espécies estudadas. Não foi possível observar um marcador estrutural específico ao arsênio, uma vez que as alterações observadas foram também descritas em resposta a outros poluentes. Os parâmetros fisiológicos de C. cajan mostram a sensibilidade desta espécie ao arsênio pois, a menor dose deste elemento, afetou tanto as trocas gasosas, como os parâmetros da fluorescência da clorofila a. Em S. terebinthifolius e B. verticillata, os danos causados na fotossíntese foram provavelmente em função da redução na condutância estomática, sendo a primeira mais sensível, pois os parâmetros de fluorescência da clorofila a não foram alterados em B. verticillata e sofreram alterações características de uma fotoinibição reversível em S. terebinthifolius.
Resumo inglês:Anatomical and physiological evaluations of the plants species Schinus terebinthifolius (Anacardiaceae), Borreria verticillata (Rubiaceae) and Cajanus cajan (Leguminosae) were carried out following their exposure to arsenic. Anatomical evaluations included: light and scanning electron microscopy characterization; histolocalization of a putative site of arsenic accumulation in roots and leaves and morphometric analysis of leaf tissues. The physiological parameters evaluated were gaseous exchanges and emission of chlorophyll fluorescence. The influence of arsenic on growth was analyzed and the factor of transfer (FT) and the accumulation factor (FBA) were estimated from the content of the element accumulated in leaves, stems and roots. The experiments were conducted in a greenhouse, in the Plant Growth Unity of the Federal University of Viçosa. The plants were cultived in Hoagland solution and arsenic was added as sodium arsenate (Na2HAsO4.7H2O); S. terebinthifolius and B. verticillata were subjected to concentrations of 0; 2,5; 5,0; 7,5; and 10,0 mg L-1 As and C. cajan 0; 0,5; 1,0; 1,5; and 2,5 mg L-1 As. The exposure time to arsenic plants varied among the species: S. terebinthifolius, 47 days, C. cajan, 27 days and B. verticillata, 10 days. The anatomical changes in leaves of the three species were evident, but arsenic was translocated to the shoots only in B. verticillata, with FT and FBA>1, showing that the damage, in the other two species, were due to indirect effects of arsenic. In the roots of the three species, anatomical changes were little expressive, when compared with the amount of accumulated arsenic, because all especies showed an FBA> 1, perhaps due to the compartmentalization of this element in the vacuoles. The histochemical test for arsenic detection was not conclusive, and thus further analyzis is required for the interpretation of the results. A a site of accumulation of arsenic could not be detected in roots and leaves of the species studied. It was not possible to observe a specific structural marker to arsenic toxicity, since the changes observed were also ascribed in response to other pollutants. Physiological parameters of C. cajan showed an arsenic sensitivity of this species, the lowest dose of this element affected gaseous exchanges and chlorophyll fluorescence. In S. terebinthifolius and B. verticillata, damages on photosynthesis were probably due to the stomatal conductance reduction. S. terebinthifolius was more sensitive because the parameters of chlorophyll fluorescence did not change in B. verticillata and evidencing a tipical characteristic of a reversible photoinhibition in S. terebinthifolius.