Solange Eulália Brandão
No dia 27 de abril de 2020 as 14h, por video conferência, a aluna do programa de Pós-graduação em Biodiversidade Vegetal e Meio Ambiente do Instituto de Botânica de São Paulo (IBt), Solange Eulália Brandão (Bolsista CAPES/FAPESP), defendeu sua tese de doutorado intitulada: “Tolerância de espécies arbóreas nativas da Mata Atlântica ao excesso de Zn e Ni no solo”.
A banca examinadora foi composta pela Dr.ª Marisa Domingos (orientadora/IBt), Dr.ª Patricia Bulbovas (IBt), Dr. Armando Reis Tavares, Evandro Alves Vieira e Caroline Müller.
O trabalho teve como objetivo geral a contribuição para ampliar o conhecimento na interação solo e planta; Avaliar se haverá aumento da biodisponibilidade de Ni e Zn após a adição dos mesmos no solo proveniente de um fragmento urbano de Mata Atlântica localizado na cidade de São Paulo; Determinar o nível de acúmulo de Ni e Zn adicionados ao solo em raízes, caules/ramos e folhas de plantas jovens de espécies arbóreas pioneiras e espécies não pioneiras nativas de Mata Atlântica paulista; Determinar o nível de tolerância das espécies arbóreas ao Ni e Zn adicionados ao solo, por meio da análise de alterações nas taxas de crescimento e produção de biomassa da parte aérea e radicular, no perfil de defesas (antioxidantes: ácido ascórbico, tióis, superóxido dismutase, catalase, ascorbato peroxidase e glutationa redutase) e de danos celulares (pigmentos, indicadores de peroxidação lipídica e espécies reativas de oxigênio).
Tolerância de espécies arbóreas nativas de Mata Atlântica ao excesso de níquel (Ni) e zinco (Zn) no solo
ABSTRACT
Forest ecosystems have been affected in recent decades by a diversity of pollutants due to the expansion of anthropic activities. Heavy metals adsorbed to particulate matter are among the pollutants incorporated in the remnants of Atlantic Forest in urban areas. These can be retained on the treetops and incorporated into the soil. Once available in the soil these can be absorbed via roots. The accumulation of these elements in plants can lead to increased cellular levels of reactive oxygen species and cause oxidative damage, the intensity of which will depend on the ability of native species to produce antioxidative defenses. Thus, based on the scientific knowledge available in the literature and produced by our team, the summation that ni and zn metals contained in urban particulate matter, when incorporated in to the soil of an urban AtlanticForest fragment, increase the bioavailable fraction for the plant community and that non-pioneer tree species accumulate more nickel (Ni) and zinc (Zn) and are more susceptible to oxidative stress than pioneer species when grown in contaminated soil.. Essas hipóteses foram testadas experimentalmente utilizando Ni e Zn (marcadores de fontes urbanas de material particulado). The present study was proposed to: evaluate whether there will be an increase in the bioavailability of Ni and Zn after their addition in soil from an urban fragment of Atlantic Forest located in the city of São Paulo; determine the level of accumulation of Ni and Zn added to the soil in roots, stems/branches and leaves of young plants of pioneer tree species and non-pioneer species native to the Atlantic Forest of São Paulo; determine the level of tolerance of tree species to Ni and Zn added to the soil, by analyzing changes in the growth rates and biomass production of shoots and roots, in the profile of defenses (antioxidants: ascorbic acid, glutathione, superoxide dismutase, catalase, ascorbate peroxidase and glutathione reductase) and cellular damage (pigments, lipid peroxidation indicators and reactive oxygen species)) and order the species chosen as a function of their ability to build up Ni and Zn in plant tissues above ground, their level of tolerance to heavy metals and the occurrence of cellular damage , in order to verify that the resulting ordering has been determined according to the functional group to which each species belongs. The experiment was carried out with three pioneer tree species (Pi; Croton floribundus, Inga sessilis and Rapanea ferruginea) and three non-pioneers (NPi; Eugenia uniflora, Esenbeckia leiocarpa and Ocotea odorifera) native to the Atlantic Forest. These were grown in soil collected in urban fragment of Forest for 90 days, with balanced fertilization (control) and in enriched soil of Ni, Zn and Ni+Zn, reaching concentrations three times higher than those proposed by CETESB to prevent risks associated with soil contamination (30 and 86 mg/ Kg of soil for Ni and Zn respectively). The results showed that the concentrations of these metals increased significantly in the bioavailable fractions of the soil, in the treatments in which there was addition of these. The highest levels of Ni and Zn in the plants were found in the treatments with the addition of these. The absolute content (concentration*dry mass of each plant organ) of Ni and Zn in the plants of the species evaluated in this study directly reflected the soil level of these metals in the available forms, being higher in pioneer species than in non-pioneer species. Translocation indices were not similar among pioneer or non-pioneer species and ni was transceied only to shoots in treatments with excess of this metal. The tree species presented different biochemical characteristics and similar to exposure to nickel and zinc metals. The results also allowed us to verify the level of tolerance of the species to oxidative stress induced by Ni and/or Zn, as follows: R. ferruginea (Pi) = E. uniflora (NPi) > I. sessilis (Pi) > C. floribundus (Pi) > E. leiocarpa (NPi) > O. odorifera (NPi).
Key words: Environmental stresses, Atlantic Forest, pioneer and non-pioneer tree species, antioxidants, oxidative damage.
RESUMO
Os ecossistemas florestais vêm sendo afetados nas últimas décadas por uma diversidade de poluentes devido à expansão das atividades antrópicas. Os metais pesados adsorvidos ao material particulado estão entre os poluentes incorporados nos remanescentes de Mata Atlântica em áreas urbanas. Estes podem ser retidos sobre as copas das árvores e incorporados no solo. Uma vez disponíveis no solo estes podem ser absorvidos via raízes. O acúmulo destes elementos nas plantas pode levar ao aumento dos níveis celulares de espécies reativas de oxigênio e causar danos oxidativos, cuja intensidade dependerá da capacidade das espécies nativas produzirem defesas antioxidativas. Assim, com base no conhecimento científico disponível na literatura e produzido por nossa equipe, assumimos que os metais Ni e Zn contidos no material particulado urbano, ao serem incorporados no solo de um fragmento de Mata Atlântica urbano, aumentam a fração biodisponível para a comunidade vegetal e que as espécies arbóreas não pioneiras acumulam mais níquel (Ni) e zinco (Zn) e são mais susceptíveis ao estresse oxidativo do que espécies pioneiras quando crescidas em solo contaminado. Essas hipóteses foram testadas experimentalmente utilizando Ni e Zn (marcadores de fontes urbanas de material particulado). O presente estudo foi proposto objetivando: avaliar se haverá aumento da biodisponibilidade de Ni e Zn após a adição dos mesmos no solo proveniente de um fragmento urbano de Mata Atlântica localizado na cidade de São Paulo; determinar o nível de acúmulo de Ni e Zn adicionados ao solo em raízes, caules/ramos e folhas de plantas jovens de espécies arbóreas pioneiras e espécies não pioneiras nativas de Mata Atlântica paulista; determinar o nível de tolerância das espécies arbóreas ao Ni e Zn adicionados ao solo, por meio da análise de alterações nas taxas de crescimento e produção de biomassa da parte aérea e radicular, no perfil de defesas (antioxidantes: ácido ascórbico, glutationa, superóxido dismutase, catalase, ascorbato peroxidase e glutationa redutase) e de danos celulares (pigmentos, indicadores de peroxidação lipídica e espécies reativas de oxigênio) e ordenar as espécies escolhidas em função de sua capacidade de acúmulo de Ni e Zn nos tecidos vegetais acima do solo, de seu nível de tolerância a metais pesados e de ocorrência de danos celulares, a fim de verificar se a ordenação resultante foi determinada em função do grupo funcional a que pertence cada espécie. O experimento foi realizado com três espécies arbóreas pioneiras (Pi; Croton floribundus, Inga sessilis e Rapanea ferrugínea) e três não pioneiras (NPi; Eugenia uniflora, Esenbeckia leiocarpa e Ocotea odorifera) nativas da Mata Atlântica. Estas foram crescidas em solo coletado em fragmento urbano de Floresta por 90 dias, com adubação balanceada (controle) e em solo enriquecido de Ni, Zn e Ni+Zn, alcançando concentrações três vezes mais altas do que as propostas pela CETESB para prevenção de riscos associados à contaminação de solos (30 e 86 mg/ Kg de solo para Ni e Zn respectivamente). Os resultados mostraram que as concentrações desses metais aumentaram significativamente nas frações biodisponíveis do solo, nos tratamentos em que houve adição destes. Os maiores teores de Ni e Zn nas plantas foram encontrados nos tratamentos com o acréscimo destes. O conteúdo absoluto (concentração*massa seca de cada órgão das plantas) de Ni e Zn nas plantas das espécies avaliadas neste estudo refletiu diretamente o nível no solo desses metais nas formas disponíveis, sendo mais alto em espécies pioneiras do que nas espécies não pioneiras. Índices de translocação não foram similares entre espécies pioneiras ou entre não pioneiras e houve a translocação apenas de Ni para a parte aérea, nos tratamentos com excesso desse metal. As espécies arbóreas apresentaram características bioquímicas diferentes entre si e semelhantes a exposição aos metais níquel e zinco. Os resultados ainda nos permitiram verificar o nível de tolerância das espécies ao estresse oxidativo induzido por Ni e/ou Zn, da seguinte forma: R. ferruginea (Pi) = E. uniflora (NPi) > I. sessilis (Pi) > C. floribundus (Pi) > E. leiocarpa (NPi) > O. odorifera (NPi).
Palavras chaves: Estresses ambientais, Mata Atlântica, espécies arbóreas pioneiras e não pioneiras, antioxidantes, danos oxidativos.
Solange Eulália Brandão
Tolerância de espécies arbóreas nativas de Mata Atlântica ao excesso de níquel (Ni) e zinco (Zn) no solo
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