Avaliação da captação e acúmulo de arsênio em diferentes cultivares de arroz do Brasil

O arsênio (As) é um elemento não essencial ao homem, encontrado na natureza nas formas inorgânicas (As-i) e orgânicas (As-o). As espécies inorgânicas, arsenito e arsenato (As3+ e As5+), são as mais tóxicas, podendo interferir em reações bioquímicas, estado redox das células, formação de trifosfato d...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2015
Main Author: Ana Carolina Cavalheiro Paulelli
Orientador/a: Fernando Barbosa Junior
Banca: Gilberto Ubida Leite Braga, Eduardo Angelino Savazzi
Format: Dissertação
Language:por
Published: Universidade de São Paulo
Programa: Toxicologia
Assuntos em Português:
Assuntos em Inglês:
Online Access:http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/60/60134/tde-05102015-163521/
Resumo Português:O arsênio (As) é um elemento não essencial ao homem, encontrado na natureza nas formas inorgânicas (As-i) e orgânicas (As-o). As espécies inorgânicas, arsenito e arsenato (As3+ e As5+), são as mais tóxicas, podendo interferir em reações bioquímicas, estado redox das células, formação de trifosfato de adenosina (ATP) e gerar danos oxidativos, ocasionando proliferação celular e câncer. O As-i pode sofrer metilação no organismo e no ambiente, gerando metabólitos que são menos reativos com componentes do tecido e mais facilmente excretados na urina, principalmente ácido monometilarsônico (MMA) e ácido dimetilarsínico (DMA). O As-i é encontrado no arroz (Oryza sativa L.), principalmente quando o cultivo ocorre pelo método irrigado, que leva a uma maior mobilização de elementos presentes no solo. Neste estudo, foram avaliadas 6 diferentes cultivares brasileiras de arroz quanto à predileção pela captação de As (EPAGRI 109, EPAGRI 108, SCS BRS Tiotaka, SCS 114 Andosan, Maranhão e Cáqui). Para cada cultivar foram plantados grupos controles (não expostos, n=4) e expostos (n=4). No grupo exposto, para cada kg de solo, foram adicionados 10 mg de As5+. Nos grupos controle não adicionou-se As5+, sendo submetidos às mesmas condições de solo, irrigação, temperatura e umidade. Após a completa maturação das plantas foram feitas determinações de As total (As-t) em raízes, solo, colmos e grãos por espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) e a especiação química de As nos grãos foi feita por HPLC-ICP-MS. Uma elevada capacidade de captação do As foi observada na seguinte ordem crescente: grãos<colmos<solo<raízes, sendo as concentrações médias dos grupos controle de 0,06; 0,32; 3,29 e 0,65 mg kg-1 e nos grupos expostos com médias de 0,54; 5,96; 13,5 e 95,48 mg kg-1. EPAGRI 108 foi a cultivar que menos acumulou As-t nos grãos, tanto nos grupos controle (0,05±0,005 mg kg-1) quanto nos grupos expostos (0,36±0,08 mg kg-1) apresentando também menores fatores de transferência (FTsolo-grão, FTraíz-grão, FTcolmo-grão) e concentrações de As-o nos grupos controle (0,015 mg kg-1) e expostos (0,13 mg kg-1). Entre as cultivares de arroz branco, Andosan (exposto) foi a que acumulou maiores quantidades de As-t (0,515±0,15 mg kg-1) e de Aso (0,37 mg kg-1 ou 72% do As-t) nos grãos. Esta mesma cultivar, entre os grupos controle, foi uma das que apresentou maiores porcentagens de As-i (65%) em relação ao As-t. EPAGRI 109 (controle) foi a cultivar de arroz branco com maior As-t e As-i no grãos (0,07±0,008 e 0,04 mg kg-1 respectivamente) e maior FTsolo-grãos (0,216). Nas plantas expostas a 10 mg Kg-1 As5+ no solo foi observada uma correlação positiva entre As-t (solo) x As-t e As-o (grãos) evidenciando o aumento da captação de As e transporte de As-o para as partes aéreas. Os elementos essenciais Co e Mn diminuíram significativamente em alguns cultivares sob alta exposição apresentando correlação negativa As-t (raíz) x Co (grãos). Os elementos tóxicos Cd e Pb, sob alta exposição ao As foram em geral menos captados pela planta.
Resumo inglês:Arsenic (As) is a nonessential element to man, found in the environment in inorganic (As-i) and organic forms (As-o). Inorganic species, arsenite and arsenate (As3+ and As5+) are the most toxic, and may interfere in biochemical reactions, cellular redox status, formation of adenosine triphosphate (ATP) and generate oxidative damage leading to cell proliferation and cancer. As-i can be methylated in the body and in the environment generating metabolites which are less reactive with components of organisms and more easily excreted in the urine, mainly monomethylarsonous acid (MMA) and dimethylarsinous acid (DMA). As-i is found in rice (Oryza sativa L.), especially when the crop is flooded, which leads to greater mobilization of elements present in the soil. In this study, Brazilian rice varieties were evaluated and the predilection for As uptake in 6 different cultivars (EPAGRI 109, EPAGRI 108, BRS Tiotaka SCS, SCS 114 Andosan, Maranhão and Cáqui). For each cultivar it were planted controls (untreated, n = 4) and exposed (n = 4). In the group exposed, for each kg of soil was added 10 mg of As5+. Control groups were not added As5+, being submitted to the same conditions of soil, irrigation, temperature and humidity. After complete plant maturation were made determinations of the total Arsenic (As-t) in soil, roots, shoots and grains were performed by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) and the chemical speciation of the grains was performed by HPLC-ICP-MS. A high As uptake ability was observed in the following order: grain<shoot<soil<roots, and the average concentrations of control groups were 0.06; 0.32; 3.29 and 0.65 mg kg-1 and the average exposed groups were 0.54; 5.96; 13.5 and 95.48 mg kg-1. EPAGRI 108 was the cultivar less accumulated As-t both control groups (0.05 ± 0.005 mg kg-1) as the exposed group (0.36 ± 0.08 mg kg-1) also presenting the lowest FTsoil-grain, FTroot-grain, FTshoot-grain, concentrations of As-o in the control (0.015 mg kg-1) and exposed group (0.13 mg kg-1). Among the white rice cultivars, Andosan (exposed) accumulated larger amounts of As-t (0.515 ± 0.15 mg kg-1) and As-o (0.37 mg kg-1 or 72% As-t) in grains. This same cultivar was the one who had higher percentages of As-i (65%) compared to As-t, between the control group. EPAGRI 109 (control) was the white rice cultivar with high As-t and As-i in grain (0.07±0,008 and 0,04 mg kg-1 respectively) between the control group and higher FTsoil-grain (0,216). In high As exposure, it was observed a positive correlation between As-t (soil) x As-t and As-o(grains) highlighting the increased As uptake and the transport of As-o to the aerial parts. The essential elements Co and Mn decreased significantly in some cultivars under high exposure and showed negative correlation between As-t (root) x Co (grain). Toxic elements, Cd and Pb under high As exposure were generally less uptake by plant