Indicadores fisiológicos, nutricionais e bioquímicos de tolerância ao chumbo em genótipos de girassol

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5433/1679-0359.2022v43n4p1517

Palavras-chave:

Mineral nutrition, Organic solutes, Pigments, Toxic metal.

Resumo

Este estudo teve como objetivo selecionar e classificar genótipos de girassol tolerantes ao estresse por chumbo (Pb) e avaliar sua capacidade de fitoextração com base nas respostas fisiológicas, nutricionais e bioquímicas. Dois experimentos foram realizados sob estresse de Pb. No primeiro experimento, dos 21 genótipos estudados, três apresentaram maior produção relativa de biomassa e foram caracterizados como tolerantes ao Pb e cinco apresentaram menor produção relativa de biomassa e foram considerados sensíveis ao Pb. No segundo experimento foram estudados um genótipo tolerante ao Pb (BRS-G27) e dois sensíveis ao Pb (H251 e AG963). Neste experimento, o estresse por Pb reduziu o crescimento e os teores de pigmentos fotossintéticos em todos os genótipos, porém, mais pronunciado em genótipos sensíveis. Não houve mudanças substanciais nos níveis de micronutrientes nas folhas e no caule, mas os níveis de Cu e Mn nas raízes estressadas de genótipos sensíveis foram muito mais baixos do que o BRS-G27. Os conteúdos de solutos orgânicos nas raízes sugerem que genótipos sensíveis apresentam maiores custos energéticos para osmorregulação por carboidratos e síntese de aminoácidos. No entanto, o acúmulo de prolina pode estar relacionado a uma maior tolerância ao Pb. Considerando os resultados de produção de massa seca, coeficiente de transferência, fator de translocação e índice de tolerância, o genótipo BRS-G27 pode ser recomendado para uso em fitorremediação de solos contaminados com Pb.

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Biografia do Autor

Marcos de Oliveira Ribeiro, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia

Dr., Ciências Agrárias, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, UFRB, Cruz das Almas, BA, Brasil.

André Dias de Azevedo Neto, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia

Prof. Dr., UFRB, Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, Cruz das Almas, BA, Brasil.

Alide Mitsue Watanabe Cova, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia

Bolsista de Pós-Doutorado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, Centro de Ciências Agrárias, Ambientais e Biológicas, UFRB, Cruz das Almas, BA, Brasil.

Lucas de Oliveira Ribeiro, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia

Dr., Ciências Agrárias, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, UFRB, Cruz das Almas, BA, Brasil.

Renata Velasques Menezes, Unidade de Ensino Superior Feira de Santana

Profa. Dra., Unidade de Ensino Superior de Feira de Santana, UNEF, Feira de Santana, BA, Brasil.

Claudia Brito de Abreu, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia

Dra, Ciências Agrárias, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, UFRB, Cruz das Almas, BA, Brasil.

Fábio de Souza Dias, Universidade Federal da Bahia

Prof. Dr., Universidade Federal da Bahia, UFBA, Instituto de Ciência, Tecnologia e Inovação, Campus Universitário de Camaçari, Camaçari, BA, Brasil.

Petterson Costa Conceição Silva, Universidade Federal de Campina Grande

Pós-Doutor, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agronômica, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, UFCG, Campina Grande, PB, Brasil.

Hans Raj Gheyi, Universidade Federal de Campina Grande

Prof. Dr., Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agronômica, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, UFCG, Campina Grande, PB, Brasil.

Referências

Abreu, C. B. de, Sacramento, B. L. do, Alves, A. T., Moura, S. C., Pinelli, M. S., & Azevedo, A. D. de, Neto. (2016). Nutritional and biochemical changes induced by lead in sunflower (Helianthus annuus L.). Semina: Ciências Agrárias, 37(3), 1229. doi: 10.5433/1679-0359.2016v37n3p1229

Adam, F. I. M., & El-Ashry, Z. M. (2010). Evaluation of genotoxicity of 4-n-nonylphenol using Vicia faba L. Journal of Biological Sciences, 10(4), 368-372. doi: 10.3923/jbs.2010.368.372

Alaboudi, K. A., Ahmed, B., & Brodie, G. (2018). Phytoremediation of Pb and Cd contaminated soils by using sunflower (Helianthus annuus) plant. Annals of Agricultural Sciences, 63(1), 123-127. doi: 10.1016/j. aoas.2018.05.007

Almeida, A. A. F., Valle, R. R., Mielke, M. S., & Gomes, F. P. (2007). Tolerance and prospection of phytoremediator woody species of Cd, Pb, Cu and Cr. Brazilian Journal of Plant Physiology, 19(2), 83-98. doi: 10.1590/S1677-04202007000200001

Alvares, C. A., Stape, J. L., Sentelhas, P. C., Gonçalves, J. L. M., & Sparovek, G. (2013). Köppen’s climate classification map for Brazil. Meteorologische Zeitschrift, 22(6), 711-728. doi: 10.1127/0941-2948/20 13/0507

Andrade, L. F., Davide, L. C., & Gedraite, L. S. (2010). The effect of cyanide compounds, fluorides, aluminum, and inorganic oxides present in spent pot liner on germination and root tip cells of Lactuca sativa. Ecotoxicology and Environmental Safety, 73(4), 626-631. doi: 10.1016/j.ecoenv.2009.12.012

Antoniadis, V., Levizou, E., Shaheen, S. M., Ok, Y. S., Sebastian, A., Baum, C., Prasad, M. N. V., Wenzel, W. W., & Rinklebe, J. (2017). Trace elements in the soil-plant interface: Phytoavailability, translocation, and phytoremediation-A review. Earth-Science Reviews, 171(1), 621-645. doi: 10.1016/j.earscirev.2017. 06.005

Ashraf, M., & Foolad, M. R. (2007). Roles of glycine betaine and proline in improving plant abiotic stress resistance. Environmental and Experimental Botany, 59(2), 206-216. doi: 10.1016/j.envexpbot.2005.12. 006

Ashraf, U., Mahmood, M. H., Hussain, S., Anjum, S. A., & Tang, X. (2020). Lead (Pb) distribution and accumulation in different plant parts and its associations with grain Pb contents in fragrant rice. Chemosphere, 248(1), 126003. doi: 10.1016/j.chemosphere.2020.126003

Aslam, R., Bhat, T. M., Choudhary, S., & Ansari, M. Y. K. (2017). An overview on genotoxicity of heavy metal in a spice crop (Capsicum annuum L.) in respect to cyto-morphological behaviour. Caryologia, 70(1), 42-47. doi: 10.1080/00087114.2016.1258884

Azad, H. M., Shiva, A. H., & Malekpour, R. (2011). Toxic effects of lead on growth and some biochemical and ionic parameters of sunflower (Helianthus annuus L.) seedlings. Current Research Journal of Biological Sciences, 3(4), 398-403. https://maxwellsci.com/print/crjbs/v3-398-403.pdf

Azevedo, A. D. de, Neto, Mota, K. N. A. B., Silva, P. C. C., Cova, A. M. W., Ribas, R. F., & Gheyi, H. R. (2020). Selection of sunflower genotypes for salt stress and mechanisms of salt tolerance in contrasting genotypes. Ciência e Agrotecnologia, 44(1), e020120. doi: 10.1590/1413-7054202044020120

Bassegio, C., Santos, R. F., Bassegio, D., & Souza, S. N. M. de. (2020). Genotypic variation in growth and lead accumulation among Brassica juncea accessions. International Journal of Phytoremediation, 22(12), 1249-1258. doi: 10.1080/15226514.2020.1759506

Bates, L. S., Waldren, R. P., & Teare, I. D. (1973). Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil, 39(1), 205-207. doi: 10.1007/BF00018060

Bosso, S. T., & Enzweiler, J. (2008). Ensaios para determinar a (bio)disponibilidade de chumbo em solos contaminados: Revisão. Quimica Nova, 31(2), 394-400. doi: 10.1590/S0100-40422008000200036

Bradford, M. M. (1976). A rapid and sensitive method for the quantification of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, 72(1-2), 248-254. doi: 10.1016/j. cj.2017.04.003

Caetano, L. C. S., Prezotti, L. C., Pacheco, B. M., & Guarçoni, R. V. (2016). Soil chemical characteristics, biomass production and levels of nutrient and heavy metals in corn plants according to doses of steel slag and limestone. Revista Ceres, 63(6), 879-886. doi: 10.1590/0034-737X201663060018

Cova, A. M. W., Azevedo, A. D., Neto, Silva, P. C. C., Menezes, R. V, Ribas, R. F., & Gheyi, H. R. (2020). Physiological and biochemical responses and fruit production of noni (Morinda citrifolia L.) plants irrigated with brackish water. Scientia Horticulturae, 260(1), 108852. doi: 10.1016/j.scienta.2019.108852

Dalyan, E., Yuzbasioglu, E., & Akpinar, I. (2020). Physiological and biochemical changes in plant growth and different plant enzymes in response to lead stress. In D. Gupta, S. Chatterjee, & C. Walther (Eds.), Lead in plants and the environment (pp. 129-147). Cham.

Dubois, M., Gilles, K. A., Hamilton, J. K., Rebers, P. A., & Smith, F. (1956). Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Analytical Chemistry, 28(3), 350-356. doi: 10.1021/ac60 111a017

Fageria, N. K. (2009). The use of nutrients in crop plants. CRC Press.

Ferreira, D. F. (2019). Sisvar: a computer analysis system to fixed effects split plot type designs. Revista Brasileira de Biometria, 37(4), 529-535. doi: 10.28951/rbb.v37i4.450

Hammer, O., Harper, D. A. T., & Ryan, P. D. (2001). Paleontological statistics software package for education and analysis. Palaeontologia Electronica, 4(1), 1-9. https://www.researchgate.net/publication/2596402 26_PAST_Paleontological_Statistics_Software_Package_for_Education_and_Data_Analysis

Hoagland, D. R., & Arnon, D. I. (1950). The water-culture method for growing plants without soil. Circular. California Agricultural Experiment Station, 347(2), 1-32. https://www.researchgate.net/file.PostFile Loader.html?id=54aefd7ed4c118b6358b45db&assetKey=AS%3A273668901408776%401442259158553

Hossain, M. A., Piyatida, P., Silva, J. A. T. da, & Fujita, M. (2012). Molecular mechanism of heavy metal toxicity and tolerance in plants: central role of glutathione in detoxification of reactive oxygen species and methylglyoxal and in heavy metal chelation. Journal of Botany, 2012(1), 1-37. doi: 10.1155/2012/ 872875

Houri, T., Khairallah, Y., Al Zahab, A., Osta, B., Romanos, D., & Haddad, G. (2020). Heavy metals accumulation effects on the photosynthetic performance of geophytes in Mediterranean reserve. Journal of King Saud University Science, 32(1), 874-880. doi: 10.1016/j.jksus.2019.04.005

Hussain, A., Abbas, N., Arshad, F., Akram, M., Khan, Z. I., Ahmad, K., Mansha, M., & Mirzaei, F. (2013). Effects of diverse doses of lead (Pb) on different growth attributes of Zea-mays L. Agricultural Sciences, 4(5), 262-265. doi: 10.4236/as.2013.45037

Jones, J. B. Jr. (2001). Laboratory guide for conducting soil tests and plant analysis. CRC Press.

Kabata-Pendias, A. (2010). Trace elements in soils and plants. CRC Press.

Kim, R.-Y., Yoon, J.-K., Kim, T.-S., Yang, J. E., Owens, G., & Kim, K.-R. (2015). Bioavailability of heavy metals in soils: definitions and practical implementation—a critical review. Environmental Geochemistry and Health, 37(6), 1041-1061. doi: 10.1007/s10653-015-9695-y

Kumar, R., Mishra, R. K., Mishra, V., Qidwai, A., Pandey, A., Shukla, S. K., Pandey, M., Pathak, A., & Dikshit, A. (2016). Detoxification and tolerance of heavy metals in plants. In P. Ahmad (Ed.), Plant metal interaction (pp. 335-359). Amsterdam..

Lamhamdi, M., El Galiou, O., Bakrim, A., Nóvoa-Munoz, J. C., Arias-Estévez, M., Aarab, A., & Lafont, R. (2013). Effect of lead stress on mineral content and growth of wheat (Triticum aestivum) and spinach (Spinacia oleracea) seedlings. Saudi Journal of Biological Sciences, 20(1), 29-36. doi: 10.1016/j.sjbs. 2012.09.001

Lichtenthaler, H. K., & Buschmann, C. (2001). Chlorophylls and carotenoids: measurement and characterization by UV-VIS Spectroscopy. Current Protocols in Food Analytical Chemistry, 1(1), F4.3.1-F4.3.8. doi: 10.1002/0471142913.faf0403s01

Liu, T., Liu, S., Guan, H., Ma, L., Chen, Z., Gu, H., & Qu, L.-J. (2009). Transcriptional profiling of Arabidopsis seedlings in response to heavy metal lead (Pb). Environmental and Experimental Botany, 67(2), 377-386. doi: 10.1016/j.envexpbot.2009.03.016

Malar, S., Manikandan, R., Favas, P. J. C., Sahi, S. V., & Venkatachalam, P. (2014). Effect of lead on phytotoxicity, growth, biochemical alterations, and its role on genomic template stability in Sesbania grandiflora: a potential plant for phytoremediation. Ecotoxicology and Environmental Safety, 108(1), 249-257. doi: 10.1016/j.ecoenv.2014.05.018

Malkowski, E., Kurtyka, R., Kita, A., & Karcz, W. (2005). Accumulation of Pb and Cd and its effect on Ca distribution in maize seedlings (Zea Mays L.). Polish Journal of Environmental Studies, 14(2), 203-207. http://www.pjoes.com/pdf-87749-21608?filename=Accumulation+of+Pb+and+Cd.pdf

Marschner, H. (2012). Mineral nutrition of higher plants (3rd ed.). Academic Press.

Onakpa, M. M., Njan, A. A., & Kalu, O. C. (2018). A review of heavy metal contamination of food crops in Nigeria. Annals of Global Health, 84(3), 488-494. doi: 10.29024/aogh.2314

Revathi, S., & Venugopal, S. (2013). Physiological and biochemical mechanisms of heavy metal tolerance. International Journal of Environmental Sciences, 3(5), 1339-1354. doi: 10.6088/ijes.2013030500004

Rucinska-Sobkowiak, R., Nowaczyk, G., Krzeslowska, M., Rabeda, I., & Jurga, S. (2013). Water status and water diffusion transport in lupine roots exposed to lead. Environmental and Experimental Botany, 87(1), 100-109. doi: 10.1016/j.envexpbot.2012.09.012

Sardans, J., & Penuelas, J. (2021). Potassium control of plant functions: ecological and agricultural implications. Plants, 10(2), 419. doi: 10.3390/plants10020419

Sharma, P., & Dubey, S. (2005). Lead toxicity in plants. Brazilian Journal of Plant Physiology, 17(1), 491-500. doi: 10.1590/S1677-04202005000100004

Silva, P. C. C., Azevedo, A. D. de, Neto, Gheyi, H. R., Ribas, R. F., Reis Silva, C. R. dos, & Cova, A. M. W. (2020). Salt-tolerance induced by leaf spraying with H2O2 in sunflower is related to the ion homeostasis balance and reduction of oxidative damage. Heliyon, 6(9), e05008. doi: 10.1016/j.heliyon.2020.e05008

Song, X., Zhang, C., Chen, W., Zhu, Y., & Wang, Y. (2020). Growth responses and physiological and biochemical changes in five ornamental plants grown in urban lead contaminated soils. Plant Environment Interactions, 1(1), 29-47. doi: 10.1002/pei3.10013

Verbruggen, N., & Hermans, C. (2008). Proline accumulation in plants: a review. Amino Acids, 35(4), 753-759. doi: 10.1007/s00726-008-0061-6

Vissenberg, K., Claeijs, N., Balcerowicz, D., & Schoenaers, S. (2020). Hormonal regulation of root hair growth and responses to the environment in Arabidopsis. Journal of Experimental Botany, 71(8), 2412-2427. doi: 10.1093/jxb/eraa048

White, P. J., & Pongrac, P. (2017). Heavy metal toxicity in plants. In S. Shabala (Ed.), Plant stress physiology (2nd ed., pp. 300-331). Boston. doi: 10.1023/A:1020305400324.

Yang, Y., Zhang, L., Huang, X., Zhou, Y., Quan, Q., Li, Y., & Zhu, X. (2020). Response of photosynthesis to different concentrations of heavy metals in Davidia involucrata. Plos One, 15(3), e0228563. doi: 10.1371/ journal.pone.0228563

Yemm, E. W., & Cocking, E. C. (1955). The determination of amino-acids with ninhydrin. The Analyst, 80(948), 209. doi: 10.1039/an9558000209

Zhou, J., Zhang, Z., Zhang, Y., Wei, Y., & Jiang, Z. (2018). Effects of lead stress on the growth, physiology, and cellular structure of privet seedlings. Plos One, 13(3), e0191139. doi: 10.1371/journal.pone.0191139

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Publicado

2022-05-05

Como Citar

Ribeiro, M. de O., Azevedo Neto, A. D. de, Cova, A. M. W., Ribeiro, L. de O., Menezes, R. V., Abreu, C. B. de, … Gheyi, H. R. (2022). Indicadores fisiológicos, nutricionais e bioquímicos de tolerância ao chumbo em genótipos de girassol. Semina: Ciências Agrárias, 43(4), 1517–1540. https://doi.org/10.5433/1679-0359.2022v43n4p1517

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