Arsenic toxicity in Acacia mangium willd. and mimosa Caesalpiniaefolia benth. seedlings

Abstract

Acacia mangium and Mimosa caesalpiniaefolia are fast-growing woody fabaceous species that might be suitable for phytoremediation of arsenic (As)-contaminated sites. To date, few studies on their tolerance to As toxicity have been published. Therefore, this study assessed As toxicity symptoms in A. mangium and M. caesalpiniaefolia seedlings under As stress in a greenhouse. Seedlings of Acacia mangium and M. caesalpiniaefolia were grown for 120 d in an Oxisol-sand mixture with 0, 50, 100, 200, and 400 mg kg-1 As, in four replications in four randomized blocks. The plants were assessed for visible toxicity symptoms, dry matter production, shoot/root ratio, root anatomy and As uptake. Analyses of variance and regression showed that the growth of A. mangium and M. caesalpiniaefolia was severely hindered by As, with a reduction in dry matter production of more than 80 % at the highest As rate. The root/shoot ratio increased with increasing As rates. At a rate of 400 mg kg-1 As, whitish chlorosis appeared on Mimosa caesalpiniaefolia seedlings. The root anatomy of both species was altered, resulting in cell collapse, death of root buds and accumulation of phenolic compounds. Arsenic concentration was several times greater in roots than in shoots, with more than 150 and 350 mg kg-1 in M. caesalpiniaefolia and A. mangium roots, respectively. These species could be suitable for phytostabilization of As-contaminated sites, but growth-stimulating measures should be used.

Acacia mangium e Mimosa caesalpiniaefolia são fabáceas lenhosas de rápido crescimento cuja tolerância à toxidez por arsênio (As) deve ser estudada para avaliação do potencial de fitorremediação. Assim, este experimento, conduzido em casa de vegetação, objetivou avaliar sintomas de toxidez por As em A. mangium e M. caesalpiniaefolia. Plantas seminais de A. mangium e M. caesalpiniaefolia foram cultivadas por 120 d em uma mistura de Latossolo Vermelho e areia, contaminadas com 0, 50, 100, 200 e 400 mg kg-1 de As. Utilizaram-se quatro repetições distribuídas em quatro blocos casualizados. Foram avaliados os sintomas visíveis de toxidez, a produção de matéria seca, a relação raiz/parte aérea, a anatomia radicular e o acúmulo de As. As análises de variância e de regressão evidenciaram que o crescimento das plantas foi prejudicado pelo As, excedendo 80 % de redução da produção de matéria seca na maior dose. A relação raiz/parte aérea aumentou com a adição de As. Plantas de M. caesalpiniaefolia manifestaram clorose esbranquiçada sob 400 mg kg-1 de As. A anatomia radicular das espécies foi alterada, observando-se células colapsadas, morte de primórdios radiculares e acúmulo de compostos fenólicos. A concentração de As nas raízes foi dezenas de vezes superior à concentração na parte área, excedendo 150 e 350 mg kg-1 na M. caesalpiniaefolia e na A. mangium, respectivamente. Essas espécies apresentaram potencial para fitoestabilização de áreas contaminadas com As, porém devem ser adotadas medidas para promover seu crescimento nesses locais.