Respostas do metabolismo antioxidativo de Pistia stratiotes L. (Araceae) submetida ao arsenito

Abstract

Plantas de Pistia stratiotes foram submetidas a diferentes concentrações de arsenito (AsIII) com a finalidade de avaliar a intensidade do estresse oxidativo gerado por este metaloide e as respostas antioxidantes envolvidas na tolerância desta espécie ao estresse. Após a aclimatação (5 dias) em solução nutritiva de Clark 1⁄4 de força iônica e pH 6,5, as plantas foram expostas a quatro tratamentos: controle (apenas solução nutritiva), 5, 10 e 20 μM de AsIII, onde permaneceram por 24 horas para as análises bioquímicas e durante 4 dias para as análises de absorção de arsênio (As), sintomatologia visual e taxa de crescimento relativo (TCR). Plantas de P. stratiotes apresentaram altos teores de As, no entanto, a maior parte deste elemento ficou retida nas raízes, conferindo um baixo fator de translocação. A presença do As promoveu sintomas de toxidez e alterações nos parâmetros fisiológicos e bioquímicos, evidenciados por intensa clorose, perda radicular, redução da TCR, aumento das espécies reativas de oxigênio (ROS), danos de membrana, alterações na atividade de enzimas antioxidantes e no teor de glutationa total. Os resultados obtidos evidenciam que plantas de P. stratiotes expostas à concentração mais baixa de AsIII (5 μM) são tolerantes ao metaloide, devido a atuação eficiente dos antioxidantes enzimáticos e não enzimáticos. No entanto, a exposição à concentração mais elevada de As III, resultou em comprometimento dos mecanismos de defesa, principalmente nas raízes, em decorrência do elevado acúmulo de As neste órgão. Nesse sentido, o mecanismo de toxidez do AsIII envolve a maior formação de ROS e, paralelamente, a inibição dos mecanismos antioxidantes, resultando na alta incidência de estresse oxidativo. Assim, vi pode-se concluir que P. stratiotes é capaz de absorver e acumular altas concentrações de AsIII, no entanto, sob concentrações mais elevadas deste poluente, o metabolismo da planta é consideravelmente afetado, interferindo na sua capacidade de tolerar o estresse e limitando o seu uso na fitorremediação de ambientes em que o AsIII encontra-se em altas concentrações.

Pistia stratiotes plants were subjected to different concentrations of arsenite (AsIII) in order to assess the intensity of oxidative stress generated by this metalloid and antioxidant responses involved in tolerance in this species. After acclimatization (5 days) in Clark nutrient solution 1⁄4 ionic strength and pH 6.5, the plants were exposed to four treatments: control (nutrient solution), 5, 10 and 20 μM of AsIII, where remained for 24 hours to biochemical analyzes, and 4 days for arsenic (As) absorption analysis , visual symptoms and relative growth rate (RGR). Plants of P. stratiotes accumulated high concentrations of As, however, most of this element was retained in roots giving a low translocation factor. The presence of As promoted toxicity symptoms and changes in physiological and biochemical parameters, as evidenced by severe chlorosis, root loss, TCR reduction, reactive oxygen species (ROS) increase, membrane damages, changes in antioxidant enzymes activity and glutathione content. The results showed that plants of P. stratiotes exposed to lowest concentration of AsIII (5 μM) are tolerant to the metalloid, due to efficient performance of enzymatic and non-enzymatic antioxidants. However, exposure to higher AsIII concentration resulted in impairment of defense mechanisms, particularly in roots, due to the high accumulation of As in this organ. In this sense, the mechanism of AsIII toxicity involves increased ROS generation and, in parallel, inhibition of antioxidant mechanisms, resulting in high incidence of oxidative stress. Thus, it can be concluded that P. stratiotes is able to absorb and accumulate high concentrations of AsIII, however, under higher concentrations of this pollutant, plant metabolism is greatly affected, impacting their ability to tolerate stress viii and limiting their use in phytoremediation of environments where As III found in high concentrations.