Lead tolerance during germination and early growth of the Brazilian peppertree and the morpho-physiological modifications

  • Marcio Paulo Pereira Universidade Federal de Lavras
  • Fabricio José Pereira Universidade Federal de Lavras
  • Felipe Fogaroli Corrêa Universidade Federal de Lavras
  • Cynthia de Oliveira Universidade Federal de Lavras
  • Evaristo Mauro de Castro Universidade Federal de Lavras
  • Sandro Barbosa Universidade Federal de Lavras

Resumo

 

 Woody plants are important for phytoremediation systems, and few species of lead hyperaccumulators are known. We evaluated the lead (Pb) tolerance of Schinus molle L. plants and the resulting anatomical and physiological modifications during germination and early growth. Two experiments were conducted to evaluate the response of S. molle seeds and plants to exposure to five concentrations of Pb(NO3)2 (0.0, 0.5, 1.0, 2.0, and 5.0 mM). The seed germination and seedling growth were unaffected, and the accumulation of Pb was higher in the roots than in the shoots. The root and leaf anatomy was significantly modified, but the internal structure exhibited no evidence of toxicity. S. molle accumulated Pb to levels close to those of metal-tolerant plants, although the Pb translocation decreased proportionately as the Pb concentration of the solution increased. Thus, S. molle accumulated Pb to concentrations above toxic levels and showed only favorable modifications to the anatomical structure and growth, suggesting this species is Pb tolerant and has the potential for use in phytoremediation systems.

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Biografia do Autor

Marcio Paulo Pereira, Universidade Federal de Lavras
Doutorando em Botânica Aplicada pela Universidade Federal de Lavras; Mestrado em Botânica Aplicada pela Universidade Federal de Lavras; Bacharel em Ciencias Biológicas pela Universidade Federal de Alfenas.
Fabricio José Pereira, Universidade Federal de Lavras

Professor Adjunto da Universidade Federal de Lavras, Departamento de Biologia, Setor de Botânica Estrutural. Doutorado em Fisiologia Vegetal pela Universidade Federal de Lavras, Mestrado em Fisiologia Vegetal pela Universidade Federal de Lavras, Biólogo formado pela Universidade Federal de Alfenas.

 

 

 

Felipe Fogaroli Corrêa, Universidade Federal de Lavras
Mestrando em Botânica Aplicada pela Universidade Federal de Lavras; Bacharel em Ciencias Biológicas pela Universidade Federal de Alfenas.
Cynthia de Oliveira, Universidade Federal de Lavras
Doutorado em Fisiologia Vegetal pela Universidade Federal de Lavras; Mestrado em Fisiologia Vegetal pela Universidade Federal de Lavras; Bacharel em Agronomia pela Universidade Federal de Lavras.
Evaristo Mauro de Castro, Universidade Federal de Lavras
Doutorado em Fitotecnia pela Universidade Federal de Lavras; Mestrado em Fisiologia Vegetal pela Universidade Federal de Lavras; Bacharel em Engenharia Florestal pela Universidade Federal de Viçosa.
Sandro Barbosa, Universidade Federal de Lavras
Doutorado em Genética e Melhoramento de Plantas pela Universidade Federal de Lavras; Mestrado em Genética e Melhoramento de Plantaspela Universidade Federal de Lavras; Bacharel em Ciencias Biológicas pela Universidade Federal Juiz de Fora.

Referências

Aires, R. F.; Silva, S. D. A. & Eicholz, E. D. 2011. Análise de crescimento de mamona semeada em diferentes épocas. Ciência Rural 41: 1347-1353.

Baker, A.; Reeves, R. & Hajar, A. 1994. Heavy metal accumulation and tolerance in British populations of the metallophyte Thlaspi caerulescens J. & C. Presl (Brassicaceae). New Phytologist 127: 61-68.

Barreiro, A. P.; Zucareli, V.; Ono, E. O. & Rodrigues, J. D. 2006. Análise de crescimento de plantas de manjericão tratadas com reguladores vegetais. Bragantia 65: 563-567.

Benincasa, M. M. P. 2003. Análise de crescimento de plantas: noções básicas. Jaboticabal: Funep, 41p.

Brasil. 2009. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Regras para Análise de Sementes. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Secretaria de Defesa Agropecuária. Brasília, DF: Mapa/ACS, 395p.

Carlquist, S. 1975. Ecological strategies of xylem evolution. Berkeley: University of California Press, 259 p.

Capuana, M. 2011. Heavy metals and woody plants. biotechnologies for phytoremediation. Forest 4:7-15.

David, E. F. S.; Boaro, C. S. F.& Marques, M. O. 2007. Desenvolvimento e rendimento de óleo essencial de menta (Mentha x piperita L.) cultivada em solução nutritiva com diferentes níveis de fósforo. Biotemas 20: 15-26.

Ferreira D. F. 2003. Programa de análises estatisticas (Statistical Analysis Software) e planejamento de experimentos. SISVAR. Lavras: UFLA.

Hoagland, D. R. & Arnon, D. I. 1950. The water-culture method for growing plants without soil. Berkeley: Agricultural Experimental Station, University of California,. 39 p.

Hunt, R.; Causton, D. R.; Shipley, B. & Askew, A. P. 2002. A Modern Tool for Classical Plant Growth Analysis. Annals of Botany 90: 485-488.

Iponga, D. M.; Milton, S. J.; Richardson, D.M. 2008. Superiority for light: a crucial attribute defining the impact of the invasive alien tree Schinus molle (Peruvian pepper tree) in South Africa. Journal. Arid Environments 72: 612-23.

Johansen, D. A. 1940. Plant microtechnique. 2. ed. New York: Mc-Graw-Hill, 523p.

Krämer, U. 2010. Metal hyperaccumulation in plants. Annual Review of Plant Biology 61: 517-534.

Kraus, J. E. & Arduin, M. 1997. Manual básico de métodos em morfologia vegetal. Rio de Janeiro: Seropédica, 198p.

Li, W.; Khan, M. A.; Yamaguchi, S. & Kamiya, Y. 2005. Effects of heavy metals on seed germination and early seedling growth of Arabidopsis thaliana. Plant Growth Regulation, 46: 45-50.

Lux, A.; Šottníková, A.; Opatrná, J. & Greger, M. 2004. Differences in structure of adventitious roots in Salix clones with contrasting characteristics of cadmium accumulation and sensitivity. Physiologia Plantarum, 120: 537-545.

Marques, T. C. L. L. D. S. E. M.; Soares, A. M.; Gomes, M. P. & Martins, G. 2011. Respostas fisiológicas e anatômicas de plantas jovens de eucalipto expostas ao cádmio. Revista Árvore 35: 997-1006.

Morel, J.L.; Echevevarria, G. & Goncharova, N. 2006. Phytoremediation of Metal-Contaminated Soils. Springer, 348p.

Ozdener, Y. & Kutbay, H. G. 2009.Toxicity of copper, cadmium, nickel, lead and zinc on seed germination and seedling growth in Eruca sativa. Fresenius Environmental Bulletin 18: 26-31.

Pereira, F. J.; Castro, E. M.; Oliveira, C.; Pires, M. F. & Pasqual, M. 2011. Mecanismos anatômicos e fisiológicos de plantas de aguapé para a tolerância à contaminação por Arsênio. Planta daninha 29: 259-267.

Peuke, A. D. & Rennenberg, H. 2005. Phytoremediation. EMBO Rep 6: 497-501.

Prasad, M. N. V. 2004. Heavy Metal Stress in Plants:From Biomolecules to Ecosystems. Spriger, 462p.

Rascio, N. & Navari-izzo, F. 2011. Heavy metal hyperaccumulating plants: How and why do they do it? And what makes them so interesting? Plant Science 180: 169-181.

Shaukat, S. S.; Mushtaq, M. & Siddiqui, Z. S. 1999. Effect of cadmium, chromium and lead on seed germination, early seedling growth and phenolic contents of Parkinsonia aculeata L. and Pennisetum americanum (L.) Schumann. Pakistan Journal of Biology Science 2: 1307-1313.

Shi, G. & Cai, Q. 2008. Photosynthetic and anatomic responses of peanut leaves to cadmium stress. Photosynthetica 46: 627-630.

Shi, G. & Cai, Q. 2009a. Photosynthetic and anatomic responses of peanut leaves to zinc stress. Biologia Plantarum 53: 391-394.

Shi, G. & Cai, Q. 2009b. Leaf plasticity in peanut (Arachis hypogaea L.) in response to heavy metal stress. Environmental and Experimental Botany 67: 112-117.

Shukla, O. P.; Juwarkar A. A.; Singh, S. K.; Khan, S. & Rai, U. N. 2010. Growth responses and metal accumulation capabilities of woody plants during the phytoremediation of tannery sludge. Waste Management 31: 115-123.

Souza, V. L.; D. C. S.; Santana, K. B.; Mielke, M. S.; Almeida, A. A F.; Mangabeira, P. A. O. & Rocha, E. A. 2009. Efeitos do cádmio na anatomia e na fotossíntese de duas macrófitas aquáticas. Acta botânica brasilica 23: 343-354.

Urchei, M. A.; Rodrigues, J. D. & Stone, L. V. 2000. Análise de crescimento de duas cultivares de feijoeiro sob irrigação, em plantio direto e preparo convencional. Pesquisa Agropecuária Brasileira 35: 497-506.

Vaculík, M.; Konlechner, C.; Langer, I.; Adlassnig, W.; Puschenreiter, M.; Lux, A. & Hauser, M. T. 2012. Root anatomy and element distribution vary between two Salix caprea isolates with different Cd accumulation capacities. Environmental Pollution 163: 117-126.

Verbruggen, N.; Hermans, C. & Schat, H. 2009. Molecular mechanisms of metal hyperaccumulation in plants. New Phytologist 181: 759-776.

Zacchini, M.; Pietrini, F.; Mugnozza, G. S.; Iori, V.; Pietrosanti, L. & Massacci, A. 2009. Metal tolerance, accumulation and translocation in poplar and willow clones treated with cadmium in hydroponics. Water, Air and Soil Pollution 197: 23-34.

Zhao, F. J.; Lombi, E.; Breedon, T. & Mcgrath, S. P. 2000. Zinc hyperaccumulation and cellular distribution in Arabidopsis halleri. Plant Cell Environment 23: 507-514.

Publicado
2014-02-25
Seção
Artigos Científicos

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