Made available in DSpace on 2015-03-26T13:36:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1139190 bytes, checksum: 7d7600e51fc96aab96c671593415f23b (MD5) Previous issue date: 2011-07-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Arsenic is the more dangerous element to human health. Phytoremediation is an important technology to reduce the antropogenic effect in the environmental contamination, but it is necessary a detailed knowledge of tolerance mechanism, which is the goal of this work. We choose Brassica juncea, tolerant plant to several heavy metals, such as cadmium, and a plant of rapid growth. The arsenate was added to nutritive solution at final concentrations of 10, 50, 200 and 500 μM, and data was collected after 6, 10, 13, 14, 15 and 16 days of exposition. Higher the arsenic in the treatment, higher the level found in leaves, stalk and in roots reach the highest level (5457 mg Kg-1). This amount was 26 and 34 times higher than that found in stalk and leaves, respectively. No alteration in phosphorus level was found at any treatment . This absence of phosphate uptake inhibition seems to have a contribution to the tolerance found in this genotype. In contrast, arsenic concentrations equal or higher than 50 μM were associated with increase in sulphur content in roots in parallel with an increase in total phenol content in these organs, while it reduced sulfur levels in leaves. The two highest doses of arsenate led to the appearance of toxicity symptoms in leaves, characterized by marginal chlorosis and purple coloring in the abaxial faces of old leaves. Despite the highest levels of arsenic in roots, no change in root length and dry weight was detected. In shoot however, we observed reduction in leaf area, leng th and fresh weight in plants treated with 200 and 500 mM arsenate. Additionally, only the highest dose has produced a reduction in net photosynthesis (A) and stomatal conductance (gS) by the 13th day. On the 14th day it was possible to observe the reduction of these parameters in plants treated with 200 mM arsenate. Longer periods in the presence of hight doses allowed us to observe that, besides the reduction in stomatal opening, arsenic could also produce biochemical limitation to photosynthesis, which was associated to reduction in electron transport rate (ETR) and in the quantic efficiency of photosystem II [Y(II)], concomitantly with increase in the level of energy loss as heat [Y(NPQ)]. The second higher dose (200 μM) has not altered the A and other fluorescence parameters, by the 13th day and only negligible effects in leaf area and dry mass in parallel to no effect in roots was observed. Altogether these data support that the genotype of Brassica juncea under study is tolerant to arsenic. Despite of accumulation of high levels of arsenic in roots, no oxidative damage was observed, and no effects in root growth was noted. The fact that high levels of arsenic has occurred in roots, with minor effects in growth indicate the great potential of this plant to be used in phytoremediation as a phytostabilizer. / O arsênio é considerado o elemento mais perigoso para a saúde humana. Fitorremediação é uma importante tecnologia para amenizar o efeito antropogênico na contaminação ambiental, mas para o seu sucesso é necessário a compreensão detalhada dos mecanismos de tolerância de metais pesados, objetivo deste trabalho. A espécie escolhida foi a Brassica juncea, tolerante a vários metais, como cádmio e zinco, e que possui um crescimento rápido. O arsênio foi fornecido a solução nutritiva na forma de arsenato de sódio nas concentrações de 10, 50, 200 e 500 μM, sendo coletados dados aos 6, 10, 13, 14, 15 e 16 dias após a exposição. Quanto maiores os níveis de arsênio presentes no tratamento, maiores os níveis encontrados na planta, havendo um acúmulo de até 5457 mg Kg-1 de As nas raízes expostas a 500 μM de arsenato. Esta quantidade foi 26 e 34 vezes superior aquela observada em caules e folhas, respectivamente. Em nenhum dos tratamentos foram observadas alterações na concentração de fósforo. Esta ausência de inibição de acúmulo de fósforo pode significar a presença de um mecanismo de tolerância à toxidez do arsênio neste genótipo. Em contraste, doses de arsênio iguais ou superiores a 50 μM aumentaram os níveis enxofre nas raízes, em paralelo com um aumento no teor de fenóis, ao passo que reduziu os níveis de enxofre na folha. As duas maiores doses de arsenato levaram ao aparecimento de sintomas de toxidez nas folhas, caracterizados por clorose marginal e coloração arroxeada nas faces abaxiais de folhas velhas. Apesar dos altos níveis de arsênio em raízes, não houve redução no comprimento e na massa seca deste órgão. Na parte aérea por outro lado, foi observada a redução na área foliar, comprimento e massa fresca em plantas tratadas com 200 e 500 μM de arsenato. Adicionalmente observou-se que somente a maior dose reduziu a fotossíntese líquida (A) e condutância estomática (gS) até o 13º dia. A partir do 14º dia já foi possível observar a queda destes parâmetros em plantas tratadas com 200 μM de arsenato. Maiores períodos na presença altas doses de arsenato permitiram observar que alem da redução da abertura estomática, há uma limitação bioquímica contribuindo para a redução da fotossíntese. A diminuição em A esteve associada a limitações na etapa fotoquímica onde ocorreu uma redução na taxa linear de transporte de elétrons (ETR) e na eficiência quântica do fotossistema II [Y(II)], concomitante com o aumento da perda da energia luminosa na forma de calor [Y(NPQ)]. A segunda maior dose (200 μM) não provocou redução em A e nos parâmetros fotoquímicos até o 13º dia, com reduções negligíveis na área e massa foliar, com nenhum efeito no crescimento das raízes. Em conjunto, estes resultados permitem evidenciar que o genótipo de Brassica juncea em estudo possui tolerância aos níveis de arsênio. Apesar de acumular níveis altíssimos de arsênio nas raízes, estas plantas não apresentaram dano oxidativo, nem redução na acumulação de massa seca nas raízes. O fato de que altos níveis de As seja acumulado nas raízes, com efeitos reduzidos no seu crescimento, indica o grande potencial desta espécie para o seu uso na fitorremediação como uma espécie fitoestabilizadora.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Introduction and objectives: Arbuscular mycorrhizal fungi and vermicompost may decrease the deleterious effects of copper on plants. The goal of the present study was to evaluate the effect of inoculation with the fungus Rhizophagus clarus and the addition of grape bagasse vermicompost on phytoremediation by Canavalia ensiformis of a sandy soil with high Cu concentration. Methods: Soil was contaminated with 100 mg Cu kg-1, fertilized with five levels of vermicompost, and cultivated with C. ensiformis with and without inoculation with Rhizophagus clarus. Availability of Cu and other nutrients in the soil and in the soil solution, shoot and root accumulation of Cu and other nutrients, plant growth, and Cu phytotoxicity using photochemical efficiency, concentration of photosynthetic pigments, and oxidative stress enzyme activities as indicators of Cu phytotoxicity were evaluated. Results: Phytostabilization showed better performance with the addition of the vermicompost level equivalent to 20 mg P kg-1 and in the presence of R. clarus. Phytoextraction was higher with the addition of the vermicompost level equivalent to 40 mg P kg-1 and without R. clarus inoculation. However, C. ensiformis was not a good phytoextractor. Conclusions: The system C. ensiformis vermicompost R. clarus exhibited potential for Cu phytostabilization in sandy soils. / Introdução e objetivos: Fungo micorrízico arbuscular e vermicomposto podem reduzir os efeitos deletéricos do cobre às plantas. O objetivo do trabalho foi avaliar o efeito da inoculação do fungo Rhizophagus clarus e da adição do vermicomposto de bagaço de uva na fitorremediação por Canavalia ensiformis de um solo arenoso com alto teor de Cu. Métodos: Solo foi contaminado com 100 mg Cu kg-1 e adubado com cinco doses de vermicomposto para o cultivo de C. ensiformis, com e sem a inoculação com Rhizophagus clarus. Foram avaliados a disponibilidade de Cu e outros nutrientes no solo e em solução, o acúmulo de Cu e dos outros nutrientes na parte aérea e nas raízes, o crescimento vegetal e a fitotoxicidade do Cu, através da eficiência fotoquímica, da concentração de pigmentos fotossintéticos e da atividade de enzimas do estresse oxidativo. Resultados: A fitoestabilização ocorre melhor na dose de vermicomposto equivalente a 20 mg P kg-1 e na presença do R. clarus. A fitoextração é maior na dose de vermicomposto equivalente a 40 mg P kg-1 e sem a inoculação do R. clarus, mas C. ensiformis não se apresenta como uma boa planta fitoextratora. Conclusões: O sistema C. ensiformis- vermicomposto- R.clarus tem potencial de aplicação na fitoestabilização de Cu em solos arenosos.

Successive applications of Bordeaux syrup, a copper fungicide widely used to control diseases on the vine, contributed to the increase in copper in large areas of vineyards in the Serra Gaúcha. Phytoremediation is a soil remediation technology that provides low environmental impact, low cost and wide public acceptance. The objective of this study is to select soil cover plants of winter and summer that are promising for phytostabilization and phytoextraction of copper in soil of Serra Gaúcha. A 'Cambissolo', was collected in the Serra Gaúcha and added different copper concentrations of 0, 100, 200, 400, 500 and 600 mg kg-1 in the form of copper chloride (66.66%) and copper sulfate (33 , 34%). In this soil, in a greenhouse were grown nine genotypes of winter cover plants: black oat (Avena stringosa Schreb) With four genotypes ("UPFA 21 Moreninha", "Vacaria", "Passo Fundo" and "IPFA 99009"), cover oat (Avena brevis L.) with genotype ("BRS Centauro"), white oat (Avena sativa L.) with three genotypes ("URS 21", "UPF 18" and "UPF 22") and hairy vetch (Vicia villosa Roth) with a 'cultivate' ("SS esmeralda") and nine genotypes of summer cover plants: pearl millet (Pennisetum glaucum L.), jack bean (Canavalia ensiforms DC), black mucuna bean (Mucuna aterrima L.), dwarf pigeonpea (Cajanus cajan L.), bahiagrass (Paspalum notatum L.), sunn hemp (Crotalaria juncea L.), gray mucuna bean (Mucuna cinereum L.), dolichos bean (Dolichos lablad L.) and sunn hemp (Crotalaria spectabilis Roth). When grown in soils with high concentrations of copper, black oat genotypes "UPFA 21 Moreninha" and white oat "URS 21" and plants jack bean and black mucuna bean produce large amounts of dry, these soils can be used as ground cover plants. The genotype "Vacaria" oat, black mucuna bean and gray mucuna bean produce high amounts of dry matter and accumulate high concentrations of copper in the root system, with potential to be used in programs phytostabilization of copper. / Aplicações sucessivas de calda bordalesa, um fungicida cúprico muito utilizado no controle de doenças na videira, contribuíram para o aumento dos teores de cobre em extensas áreas de vinhedos na Serra Gaúcha. A fitorremediação é uma tecnologia de remediação de solos que apresenta reduzido impacto ambiental, baixo custo e grande aceitação pública. O objetivo deste estudo é selecionar plantas de cobertura de solo de inverno e verão que sejam promissoras para a fitoestabilização e fitoextração do cobre em um solo da Serra Gaúcha com altos teores de cobre. Um Cambissolo foi coletado na Serra Gaúcha e foram adicionadas diferentes doses de cobre 0, 100, 200, 400, 500 e 600 mg kg-1 na forma cloreto de cobre (66,66%) e sulfato de cobre (33,34%). Neste solo, em casa de vegetação foram cultivados nove genótipos de plantas de cobertura de inverno: aveia preta (Avena strigosa Schreb.) com quatro genótipos ( Vacaria , UPFA 21 Moreninha , Passo Fundo e IPFA 99009 ), aveia para cobertura (Avena brevis L.) com o genótipo BRS Centauro , aveia branca (Avena sativa L.) com três genótipos ( URS 21 , UPF 18 e UPF 22 ) e ervilhaca peluda (Vicia villosa Roth.) com uma cultivar ( SS Esmeralda ); e nove genótipos de plantas de cobertura de verão: milheto (Pennisetum glaucum L.), feijão de porco (Canavalia ensiforms DC.), mucuna preta (Mucuna aterrima L.), feijão guandu anão (Cajanus cajan L.), pensacola (Paspalum notatum L.), (crotálaria (Crotalaria juncea L.), mucuna cinza (Mucuna cinereum L.), labe-labe (Dolichos lablad L.) e crotálaria (Crotalaria spectabilis Roth.). Quando cultivados em solos com altas concentrações de cobre, os genótipos de aveia preta UPFA 21 Moreninha e de aveia branca URS 21 e as plantas de feijão de porco e mucuna preta produzem elevadas quantidades de massa seca, podendo ser utilizadas nestes solos, como plantas de cobertura de solo. O genótipo Vacaria de aveia preta, a mucuna preta e a mucuna cinza produzem elevadas quantidades de massa seca e acumulam elevadas concentrações de cobre no sistema radicular, apresentando potencial para serem utilizadas em programas de fitoestabilização de cobre.