Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Lead (Pb) is one of the most abundant, globally distributed toxic elements. Soil, water and air contamination by Pb leads to its accumulation in fish, mammals, and plants, and thus to human intoxication through food. Due to the hazardous effects to the ecosystem, it is necessary that contaminated soils be rehabilitated. Phytoremediation is a cheap technique that can be utilized with this objective. However, it is necessary to know about plant behavior during metal exposure. Therefore, the aim of this study was to characterize physiological and biochemical aspects of Pb toxicity in roots and leaves of different developmental stages (apex, middle, and basal regions) in P. sagittalis plants. Plants were exposed to five Pb levels: (0, 200, 400, 600, 1000 μM) for 30 days. Parameters such as growth, tissue Pb concentration and content, toxicity indicators (d-aminolevulinic acid dehidratase, d-ALA-D, activity), oxidative damage markers (TBARS, lipid peroxidation, and H2O2 concentration) and enzymatic (superoxide dismutase, SOD, catalase, CAT, and ascorbate peroxidase, APX) and non-enzymatic (non-protein thiols, NPSH, ascorbic acid, AsA) antioxidants were investigated. Tissue Pb concentration increased with external Pb levels causing a decrease in the consumption of nutrient solution and transpiration ratio. Moreover, root and shoot fresh weight, leaf area, shoot length and d-ALA-D activity decreased upon addition of Pb treatments. On the other hand, dry weight of shoots and roots and chlorophyll and carotenoids concentrations were not affected. Both fresh and dry weight of roots increased at 200 μM Pb, when compared to control. The index of tolerance of roots and shoots of P. sagittalis decrease at higher Pb concentrations. However, the roots were more tolerant to Pb than shoots. Lipid peroxidation and hydrogen peroxide (H2O2) concentration both in roots and leaves increased with increasing Pb levels. APX activity increased by Pb treatments in all plant parts, while SOD activity increased in leaves and it was not affected in roots. CAT activity in leaves from the apex shoot was not affected by Pb; however, in other plant parts its activity increased. Pb toxicity caused increase in NPSH concentration in shoot parts, whereas no significant difference was observed in roots. AsA concentration increased with increasing Pb levels. These results suggest that Pb induces oxidative stress in P. sagittalis and that elevated activity of antioxidative
enzymes could serve as important components of antioxidative defense mechanism against oxidative injury, demonstrating tolerance and possible use of these plants for reclamation of Pb contaminated soils. / O Chumbo (Pb) é um dos elementos tóxicos mais abundantes e globalmente distribuídos. A contaminação dos solos, ar e água por este metal leva a sua acumulação em peixes, mamíferos e plantas e a intoxicação humana, através da
alimentação. Devido aos efeitos danosos do Pb ao ecossistema, é necessário que estas áreas sejam reabilitadas. A fitorremediação é uma técnica de baixo custo que
pode ser utilizada com tal objetivo. Para que a planta seja utilizada na fitorremediação, no entanto, é necessário haver conhecimento sobre o comportamento vegetal quando exposto ao contaminante. Portanto, o objetivo deste
trabalho foi caracterizar aspectos fisiológicos e bioquímicos da toxidez do Pb em raízes e folhas de diferentes regiões da parte aérea (apical, mediana e basal) em plantas de P. sagittalis. As plantas foram expostas a cinco concentrações de Pb: (0, 200, 400, 600, 1000 μM) durante 30 dias. Após esse período foram avaliados parâmetros de crescimento, concentração de Pb nos tecidos, indicadores de toxicidade (atividade da d-aminolevulinato desidratase, d-ALA-D), marcadores de dano oxidativo (TBARS, peroxidação lipídica, e concentração de H2O2) e antioxidantes enzimáticos (superóxido dismutase, SOD, catalase, CAT, e ascorbato
peroxidase, APX) e não enzimáticos (tióis não protéicos, NPSH, acido ascórbico, AsA). A concentração de Pb nos tecidos aumentou com o acréscimo de Pb ao meio
ocasionando uma diminuição do consumo de solução nutritiva e da taxa de transpiração. Da mesma forma ocorreu decréscimo na matéria fresca da raiz e da parte aérea, na área foliar, na altura da parte aérea e na atividade da d-ALA-D com o aumento da concentração de Pb. Por outro lado, a matéria seca da raiz e da parte aérea, a concentração de clorofila e carotenóides não foram afetadas, sendo que os
pesos das matérias fresca e seca das raízes aumentaram em 200 μM Pb comparado ao controle. O índice de tolerância das raízes e da parte aérea de P. sagittalis reduziu nas maiores concentrações de Pb. Contudo, as raízes foram mais tolerantes ao Pb que a parte aérea. Com o aumento da concentração de Pb, a peroxidação lipídica e a concentração de H2O2 aumentaram nas raízes e folhas. A atividade da
APX aumentou em todas as partes da planta com o aumento da concentração de Pb, enquanto a atividade da SOD aumentou nas folhas e não foi afetada nas raízes. A atividade da CAT nas folhas da região apical não foi alterada pelo aumento da concentração de Pb, mas nas outras partes da planta a sua atividade aumentou. A toxicidade do Pb aumentou a concentração de NPSH na parte aérea, enquanto não foi observada diferença significativa nas raízes. A concentração de AsA aumentou com o aumento da concentração de Pb. Nossos resultados sugerem que o Pb
induziu estresse oxidativo em plantas de P. sagittalis e que o aumento da atividade das enzimas do sistema antioxidante pode ter atuado como um importante mecanismo de defesa antioxidante contra o dano oxidativo, demonstrando tolerância
e possibilidade de utilização dessas plantas para a recuperação de solos contaminados por Pb.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/11121 |
| Date | 18 February 2010 |
| Creators | Rossato, Liana Verônica |
| Contributors | Schetinger, Maria Rosa Chitolina, Morsch, Vera Maria, Pereira, Maria Ester, Fett, Janette Palma |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica Toxicológica, UFSM, BR, Bioquímica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 200800000002, 400, 500, 500, 500, 500, 300, f2c5f39c-089e-4825-bfba-cc66b9098981, 0de57578-b0da-4a3d-a6e8-300bd20c1d3c, 9227bb2a-c899-462e-a539-e62d455015a6, 6f6ff1fa-1a27-4584-8864-3e18f46fe2e7, 003f7362-7471-4e26-957c-343b327bc3de |
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