Respostas morfofisiológicas em plantas de Borreria verticillata (Rubiaceae) expostas a diferentes doses de arsênio e fósforo

Abstract

Plantas que crescem em ambientes contaminados com arsênio podem exibir estratégias de tolerância a esse elemento, as quais são selecionadas durante a evolução da espécie. Este trabalho teve como objetivo comparar o acúmulo e a translocação de arsênio (As) e fósforo (P) em plantas de Borreria verticillata, provenientes de locais contaminados (MG) e não contaminados (MP) com As, e caracterizar as alterações morfoanatômicas e fisiológicas da espécie em resposta a esse poluente. Plantas de B. verticillata foram cultivadas em sistema hidropônico e expostas a diferentes doses de As (0, 33, 66 e 132 μM) e P (0,5; 1,0 e 1,5 mM). Após doze dias de exposição, foram mensurados os parâmetros de fluorescência da clorofila a e coletadas amostras de folhas, para a análise do teor de pigmentos fotossintéticos e de fenóis solúveis totais (FST), e de raízes, para análise do conteúdo de FST e de aldeído malônico (MDA). Fragmentos de raízes e folhas foram coletados e fixados em Karnovsky e em formalina e sulfato ferroso para análise em microscopia de luz e para histoquímica de compostos fenólicos, respectivamente. As plantas foram secas em estufa de ventilação forçada, para a obtenção da biomassa seca, e reduzidas em moinho para a quantificação do acúmulo de As e P, em espectrofotômetro de absorção atômica com plasma indutivamente acoplado. Os teores de As e P foram utilizados para o cálculo dos fatores de bioacumulação (FB) de As e de translocação (FT) de As e P. Ao final do experimento, a parte aérea das plantas não apresentava sintomas visuais como cloroses ou necroses. O As não alterou a concentração de clorofilas e não promoveu danos anatômicos nas folhas das plantas de ambas as populações. O sistema radicular foi bastante afetado apresentando sinais de estresse oxidativo e alterações no desenvolvimento de primórdios radiculares em respostas ao arsênio. O As promoveu o aumento do conteúdo de MDA nas raízes das plantas de ambas as populações e de FST na raiz das plantas da MP. As raízes das plantas do MG do tratamento controle apresentaram um maior nível de FST e um menor conteúdo de MDA. As plantas da MP cultivadas em solução nutritiva com 0,5mM de P se mostraram mais sensíveis ao As que as plantas do MG, apresentando sinais de murcha, decréscimo da biomassa seca, alteração no formato de elementos de vaso e redução expressiva da dissipação fotoquímica. As plantas do MG exibiram um menor acúmulo de As e uma maior concentração de P nos tecidos, especialmente em baixo nível de P, o que se traduziu em menores alterações morfofisiológicas em resposta ao arsênio. Acredita-se que a maior tolerância ao As das plantas do MG esteja associada ao maior nível constitutivo de compostos fenólicos e à regulação mais apurada do sistema de transporte de fosfato/arsenato.

It was observed that some plants growing on arsenic-contaminated sites exhibit specific strategies of arsenic tolerance, which are selected during evolution. Considering that, the aim of this study was compare the accumulation and translocation of arsenic (As) and phosphorus (P) in Borreria verticillata plants from arsenic-contaminated (MG) and uncontaminated (MP) sites, and characterize some physiological and morphoanatomic changes in response to this pollutant. Plants of B. verticillata were grown under hydroponic conditions and exposed to different As (0, 33, 66 and 132 μM) and P (0,5; 1,0 and 1,5 mM) levels. After twelve days of exposure, the parameters of chlorophyll fluorescence were measured, leaf samples were collected for photosynthetic pigments and total soluble phenolics (TSP) content analysis, while root samples in turn, were collected for (TSP) and malondialdehyde (MDA) content analysis. Fragments of roots and leaves were collected and fixed in Karnovsky and formalin and ferrous sulfate for light microscopy and histochemistry of phenolic compounds analysis, respectively. For dry biomass evaluation, plants were oven dried, ground in a mill and subsequently weight. As and P accumulation analysis were performed from dried samples by inductively coupled plasma optical emission spectrometer, and the results provided were used for As bioaccumulation factor (BF), as well as As and P translocation factors (TF). At the end of the experiment, shoots had no visual symptoms such as chlorosis or necrosis. Exposure to arsenic did not alter chlorophyll contents, and no anatomical damage was observed in leaves of both populations. On the other hand, the root system was visible affected by As, with signs of oxidative stress and changes in root primordia development. Treatment with the metalloid increased MDA content in roots of both populations, and TSP content only in roots of MP plants. Plant of MG showed a higher level of TSP and lower MDA content in the roots, in the control treatment, than MP plants. A higher sensitivity to As was observed in MP plants grown in nutrient solution containing 0.5 mM P, compared to MG plants under the same P treatment, which showed symptoms of wilting, biomass reducing, changes in vessel elements shape, and a substantial reduction of photochemical dissipation. In addition, MG plants exhibited lower As accumulation and higher P content in their tissues, especially at low P levels, which resulted in reduced morphophysiological changes by As treatment. Higher As tolerance observed in MG plants might be associated with higher constitutive phenolic levels and more accurate regulation of the phosphate/arsenate transport system.