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Previous issue date: 2011-02-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The inorganic forms of arsenic (As), arsenate (AsV) and arsenite (AsIII) are considered the most toxic as well as the most found in plants. As contamination in foods represents a great risk to the public health, since it is considered the second mainly way of contamination by this metalloid. Therefore, lettuce plants (Lactuca sativa cv Hanson) were exposed to different AsV and AsIII concentrations, 0.0, 6.6, 13.2, 26.4 and 52.8 μmol L-1 for three days. It was evaluated As accumulation and distribution in roots and leaves, and its effect on vegetal growth, gas exchange, fluorescence of chlorophyll a and chlorophylls and carotenoids concentration, as well as on mineral nutrition, evaluating the concentration of calcium (Ca), magnesium (Mg), phosphorus (P), iron (Fe), manganese (Mn) and copper (Cu) and the regulation of the antioxidant enzymatic system as superoxide dismutase (SOD), total peroxidases (POD), catalase (CAT), glutathione reductase (GR) and ascorbate peroxidase (APX). The tested plants accumulated significant amounts of As with the increment of AsV and AsIII concentration in the nutrient solution, in leaves and roots, observing higher accumulation in roots. This fact promoted reduction in gas exchange parameters as liquid photosynthesis (A), stomatal conductance (gS), transpiration (E) and effective use of water (EUW), except at 6.6 μmol L-1 AsV. The internal concentration of CO2 (Ci) increased at the highest AsV and AsIII concentrations, which indicated changes in the biochemical phase of photosynthesis. The parameters of fluorescence of chlorophyll a were changed with reduction on photochemical quenching (qP), electron transport rate (ETR), followed by the increment in non-photochemical quenching (NPQ), which
showed a change in the photochemical phase of photosynthetic process. In consequence, plant growth was affected, except the roots of plants that were exposed to the concentration of 6.6 μmol L-1 AsV. The exposition of plants to AsV and AsIII resulted in increasing lipid peroxidation as observed by the increment in malonaldehyde (MDA), an indicator of the action of the oxidative stress. However, this oxidative stress was not able to affect tylacoid membrane and cloroplastic pigments concentration, chlorophylls and carotenoids, as observed by the unaltered minimal fluorescence (F0) and potential photochemical efficiency of photosystem II (Fv/Fm). The oxidative stress followed by the direct damages suffered by the roots, promoted changes in the mineral nutrition of leaves and roots. The concentration of nutrients involved with tolerance mechanisms, as Ca and Mg, were increased. The concentration of 6.6 μmol L-1, of both chemical forms promoted increment in phosphorus (P) concentration, not being this result observed at the highest concentrations of AsV and AsIII. The probably reactive oxygen species (ROS) produced, due to the exposition to AsV and AsIII promoted changes in the antioxidant enzymatic system. In the leaves, it was observed an increment in the activities of SOD, CAT, POX and APX, whereas in the roots, of SOD, CAT and GR, characterizing differentiated tolerance mechanism in leaves and roots. / As formas inorgânicas de arsênio (As), arsenato (AsV) e arsenito (AsIII) são
consideradas as mais tóxicas sendo também, as mais encontradas em plantas. A
contaminação de As em alimentos representa um grande risco à saúde pública, já que essa é considerada a segunda principal forma de contaminação por esse metalóide. Assim, plantas de alface (Lactuca sativa cv Hanson) foram expostas a diferentes concentrações de AsV e AsIII, 0,0; 6,6; 13,2; 26,4 e 52,8 μmol L-1, por três dias. Foram avaliados o acúmulo e a distribuição de As em raízes e folhas e o efeito no crescimento vegetal, nas trocas gasosas, na fluorescência da clorofila a e na concentração de clorofilas e carotenóides, assim como as alterações na nutrição mineral, avaliando-se a concentração de cálcio (Ca), magnésio (Mg), fósforo (P), ferro (Fe), manganês (Mn) e cobre (Cu) e a regulação das enzimas do sistema antioxidante, como dismutase do superóxido (SOD), peroxidases totais (POX), catalase (CAT), redutase da glutationa (GR) e peroxidase do ascorbato (APX). As plantas testadas acumularam quantidades significativas de As, à medida que se aumentou a concentração de AsV e AsIII na solução nutritiva, em folhas e raízes, observando-se maior acúmulo nas raízes. Tal fato, promoveu redução nos parâmetros de trocas gasosas como fotossíntese líquida (A), condutância estomática (gS), transpiração (E) e eficiência do uso da água (EUA), exceto para 6,6 μmol L-1 AsV. A concentração interna de CO2 (Ci) aumentou nas maiores concentrações de AsV e AsIII, indicando alteração na etapa bioquímica da fotossíntese. Os parâmetros de fluorescência da clorofila a foram alterados, com redução no coeficiente de extinção fotoquímico (qP) e transporte relativo de elétrons (ETR), acompanhados do aumento do coeficiente de extinção não-fotoquímico (NPQ), evidenciando alteração na etapa fotoquímica do processo fotossintético. Em consequência, o crescimento das plantas foi afetado, à exceção das raízes daquelas expostas à concentração de 6,6 μmol L-1 de AsV. A exposição das plantas ao AsV e AsIII resultou em peroxidação de lipídios crescente, conforme observado pelo aumento na concentração de malonaldeído (MDA), indicativo de ação do estresse oxidativo. Entretanto, esse estresse oxidativo não foi capaz de afetar as membranas dos tilacóides e a concentração dos pigmentos cloroplastídicos, clorofilas e carotenóides, conforme observado pela inalteração da fluorescência mínima (F0) e da eficiência fotoquímica potencial do fotossistema II (Fv/Fm). O estresse oxidativo, acompanhado dos danos diretos sofridos pelo sistema radicular, promoveu alterações na nutrição mineral de folhas e raízes. A concentração dos nutrientes envolvidos com mecanismos de tolerância, como Ca e Mg, foram aumentadas. A concentração 6,6 μmol L-1, de ambas as formas químicas promoveu aumento na concentração de fósforo (P), não sendo esse resultado observados nas concentrações superiores de AsV e AsIII. A provável produção de espécies reativas de oxigênio (ROS), decorrentes da exposição ao AsV e AsIII promoveu alteração no sistema enzimático antioxidante. Nas folhas, observou-se aumento nas atividades da SOD, CAT, POX e APX, enquanto, nas raízes, da SOD, CAT e GR, caracterizando mecanismo de tolerância diferenciado nas folhas e raízes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:123456789/4323 |
| Date | 21 February 2011 |
| Creators | Gusman, Grasielle Soares |
| Contributors | Cambraia, José, Oliveira, Juraci Alves de, Araújo, João Marcos de, Kuki, Kacilda Naomi |
| Publisher | Universidade Federal de Viçosa, Mestrado em Fisiologia Vegetal, UFV, BR, Controle da maturação e senescência em órgãos perecíveis; Fisiologia molecular de plantas superiores |
| 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 UFV, instname:Universidade Federal de Viçosa, instacron:UFV |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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