Efeito do silício nos mecanismos de tolerância ao estresse por arsênio em Pistia stratiotes L.

Abstract

Embora seja uma operação de grande importância para a fabricação de bens de consumo indispensáveis para o homem, a mineração pode causar sérios impactos ambientais pela geração de resíduos, os quais contêm metais pesados e metaloides, incluindo o arsênio (As). Estudos demonstram a possibilidade da utilização da macrófita aquática Pistia stratiotes na remediação de ambientes contaminados com metais pesados. Com a finalidade de potencializar os mecanismos de tolerância dessa espécie ao As, o presente estudo teve como objetivo avaliar o papel do silício (Si) como agente estimulante dos mecanismos de defesa das plantas em resposta à presença desse poluente em meio aquático. Para tal, plantas de P. stratiotes, foram aclimatadas por 5 dias em solução nutritiva de Clark 1⁄2 força iônica, pH 6,5, em salas de crescimento com temperatura e intensidade luminosa controlados, antes de serem submetidas aos tratamentos com arsenito (arsenito de sódio 10 μM); Si (ácido monossilícico 2 mM) e combinação de As e Si, nas mesmas concentrações anteriores, por 3 d. Plantas expostas ao As apresentaram perda de raízes, redução da taxa de crescimento relativo (TCR), maiores concentrações de espécies reativas de oxigênio (ROS), maior atividade do sistema antioxidante enzimático e redução nos teores dos compostos do sistema antioxidante não enzimático, além de maiores danos oxidativos em membranas e no aparato fotossintético, confirmando o potencial tóxico desse metaloide. A adição de Si, no entanto, mitigou parcialmente a maioria dos danos causados pelo As às plantas, com maior TCR, redução na concentração de ROS e na atividade/níveis dos antioxidantes enzimáticos e não enzimáticos, além de reduzir as perdas fotossintéticas e na fluorescência da clorofila a. Conclui-se, portanto, que o Si exerce papel importante no aumento da tolerância de P. stratiotes ao As por meio de estímulos dos seus sistemas antioxidantes e imobilização do metaloide, fazendo com que as plantas acumulem maiores concentrações do poluente sem que, com isso, apresente os efeitos tóxicos sobre o seu metabolismo. Palavras-chave: Ácido monossilícico. Arsenito. Estresse oxidativo. Planta aquática.

Although it is an operation of great importance for the manufacture of consumer goods indispensable to man, mining can cause serious environmental impacts by generating waste, which contains heavy metals and metalloids, including arsenic (As).Studies demonstrate the possibility of using the aquatic macrophyte Pistia stratiotes in the remediation of environments contaminated with heavy metals. In order to enhance the tolerance mechanisms of this species to As, the present study aimed to evaluate the role of silicon (Si) as a stimulating agent in the defense mechanisms of plants in response to the presence of this pollutant in an aquatic environment. To this end, plants of P. stratiotes were acclimated for 5 days in a Clark nutrient solution, 1⁄2 ionic strength, pH 6.5, in growth rooms with controlled temperature and light intensity, before being subjected to treatments with arsenite (arsenite from sodium 10 μM); Si (2 mM monosilicic acid) and combination of As and Si, in the same concentrations above, for 3 d. Plants exposed to As showed loss of roots, reduced relative growth rate (TCR), higher concentrations of reactive oxygen species (ROS), greater activity of the enzymatic antioxidant system and reduction in the contents of the compounds of the non-enzymatic antioxidant system, in addition to greater oxidative damage in membranes and in the photosynthetic apparatus, confirming the toxic potential of this metalloid. The addition of Si, however, partially mitigated most of the damage caused by As to plants, with higher TCR, reduced ROS concentration and activity/levels of enzymatic and non-enzymatic antioxidants, in addition to reducing photosynthetic losses and fluorescence chlorophyll a. It is concluded, therefore, that Si plays an important role in increasing the tolerance of P. stratiotes to As by stimulating its antioxidant systems and immobilizing the metalloid, causing plants to accumulate higher concentrations of the pollutant without, with that, show toxic effects on your metabolism. Keywords: Monosilicic acid. Arsenite. Oxidative stress. Aquatic plant.