dissertação
Parâmetros de crescimento, bioquímicos e ecofisiológicos em plantas de milho cultivadas em solos multicontaminados com Cd e Zn
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Editor
Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
Escola de Ciências Agrárias de Lavras (ESAL)
Departamento
Departamento de Biologia (DBI)
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Agronomia/Fisiologia Vegetal
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
As espécies agrícolas enfrentam uma variedade de estresses bióticos e
abióticos que são os principais limitantes à produção das culturas. Neste
contexto, a contaminação por elementos-traço caracteriza-se como um estresse
abiótico, que representa um problema ambiental. O cádmio é um potente
inibidor de enzimas e por ser um elemento não essencial, pode causar danos às
células vegetais, mesmo quando presente em baixas concentrações. A exposição
das plantas a este elemento-traço resulta em vários danos ao metabolismo
fisiológico dos vegetais e danifica o aparelho fotossintético, causando a
produção de espécies reativas de oxigênio em tecidos fotossinteticamente ativos.
O zinco é cofator de muitas enzimas, estando envolvido tanto na regulação
quanto na ativação dessas moléculas. Além disso, está envolvido nos processos
de regulação da transcrição, tradução e transdução dos sinais. Devido a sua
importância no metabolismo do vegetal, a concentração deste elemento deve ser
mantida dentro de uma faixa relativamente estreita para evitar os efeitos de
deficiência ou toxicidade. As semelhanças físicas e químicas entre cádmio e
zinco permitem a interação desses elementos no ambiente, podendo causar
efeitos antagônicos, em que o zinco atua neutralizando os danos causados pelo
cádmio ao metabolismo, ou efeitos sinérgicos, em que o zinco potencializa os
efeitos do cádmio sobre o metabolismo. Neste sentido, mecanismos fisiológicos
para excluir, desintoxicar ou compartimentalizar o excesso de elementos-traço
são cruciais para a sobrevivência dos vegetais quando expostos a elevadas
concentrações destes elementos. A fim de compreender melhor as respostas das
espécies submetidas ao estresse por Cd e Zn o presente estudo teve como
objetivo avaliar plantas de Zea mays L (milho) sensíveis à contaminação por
esses elementos (ORGANIZATION FOR ECONOMIC CO-OPERATION AND
DEVELOPMENT - OECD, 2006), cultivadas em Latossolo e Cambissolo,
através de análises bioquímicas, ecofisiológicas. As plantas foram expostas a
doses de Cd e Zn (0,4 +14,89; 0,72+28,80; 1,29+48; 2,3 + 86,64; 4,1+152,64;
13,6+506,89; 24,4+908,61 mg kg-1) durante 21 dias. Foram realizadas análises
enzimáticas, ecofisiológicas, tais como, atividade das enzimas SOD, CAT, APX,
peróxido de hidrogênio, peroxidação lipídica, índice de clorofila, taxa
fotossintética, condutância estomática, transpiração. Os dados obtidos
evidenciaram comportamento específico das plantas de milho para cada solo
analisado. O Latossolo disponibilizou em maior quantidade o Cd aplicado às
plantas, resultando em um maior dano oxidativo e outros efeitos prejudiciais. O
Cambissolo, devido a seus atributos, principalmente aos maiores teores de argila
e matéria orgânica, adsorveu o Cd e Zn em maiores proporções, o que resultou
em um melhor desenvolvimento das plantas.
Abstract
Agricultural species face several biotic and abiotic stresses that are the
main limiting factors for crop production. In this context, contamination by
trace-elements is characterized as an abiotic stress, representing an
environmental issue. Cadmium is a powerful enzyme inhibitor and, given that it
is a non-essential element, it can damage plant cells, even in low concentrations.
Plant exposure to this trace-element results in many damages to plant
physiological metabolism and injures the photosynthetic system, triggering the
production of oxygen reactive species in photosynthetically active tissues. Zinc
is a co-factor for several enzymes, and is involved in both regulation and
activation of such molecules. In addition, it is also involved in the regulation
processes of signal transcription, translation, and transduction. Because of its
importance for plant metabolism, the concentration of this element must be kept
within a relatively narrow range to avoid the effects of either deficiency or
toxicity. Physical and chemical similarities between Cadmium and Zinc allow
the interaction of these elements in the environment, possibly causing antagonist
effects in which Zinc acts neutralizing the damages caused by Cadmium in the
metabolism, or synergistic effects in which Zinc enhances the effects of
Cadmium over the metabolism. In this sense, physiological mechanisms to
delete, detoxify or compartmentalize the excess of trace-elements are essential
for plant survival when exposed to high concentrations of such elements. In
order to better understand the responses of the species subjected to Cd and Zn
stress, the present study aimed to evaluate Zea mays L (maize) plants sensitive to
the contamination by these elements (Organization for Economic Co-operation
and Development – OECD, 2006), cultivated in Latosol and Cambisol, using
biochemical and ecophysiological analyses. The plants were exposed to doses of
Cd and Zn (0.4+14.89, 0.72+28.80, 1.29+48, 2.3+86.64, 4.1+152.64,
13.6+506.89, 24.4+908.61 mg kg-1) during 21 days. We conducted enzymatic
and ecophysiological analyses, such as the activity of enzymes SOD, CAT,
APX, hydrogen peroxide, lipid peroxidation, chlorophyll content, photosynthetic
rate, stomatal conductance and transpiration. The data obtained showed a
specific behavior of the maize plants for each analyzed soil. Latosol released
higher amounts of Cd to plants, resulting in a greater oxidative damage and other
adverse effects. Due to its attributes, especially the higher clay and organic
matter content, Cambisol absorbed Cd and Zn in higher proportions, resulting in
better plant development.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
ALMEIDA, L. G. Parâmetros de crescimento, bioquímicos e ecofisiológicos em
plantas de milho cultivadas em solos multicontaminados com Cd e Zn. 2015. 83 p. Dissertação (Mestrado em Fisiologia Vegetal) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2015.
