Matheus Casarini Siqueira
Em 16 de junho de 2020, Matheus Casarini Siqueira, aluno de mestrado do Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade Vegetal e Meio Ambiente do Instituto de Botânica de São Paulo, bolsista FAPESP, por meio de videoconferência devido ao isolamento social causado pela pandemia do COVID-19, defendeu sua Dissertação de Mestrado intitulada, “Efeito de diferentes concentrações de cobre no crescimento e desenvolvimento de espécies arbóreas nativas da Mata Atlântica”.
A banca examinadora foi presidida pelo seu orientador Dr. Armando Reis Tavares (Instituto Agronômico – IAC) e composta pela Dra. Marisa Domingos (Núcleo de Pesquisa em Ecologia – IBt) e pelo Dr. Mauricio Lamano Ferreira (UNASP).
Efeito de diferentes concentrações de cobre no crescimento e desenvolvimento de espécies arbóreas nativas da Mata Atlântica
ABSTRACT
Copper (Cu) is a heavy metal and an essential micronutrient required for plant growth and development. Copper plays roles in biochemical reactions of electron transfers (redox), photosynthetic reactions, and is a structural component of vital metalloproteins and enzymes. Despite its essentiality, high Cu levels in soils can cause phytoxicity, restricting plant growth and can be harmful to the environment. Soil pollution by heavy metals (such as copper) is mainly caused by anthropogenic sources, such as atmospheric deposition of particulate matter and agricultural activities, and is one of the most worldwide environmental concerns. Due to its proximity with the emission sources, urban forest fragments are highly affected by the excessive input of heavy metals into the soil. Therefore, this study was conducted to assess morphological, physiological and biochemical responses of the native Atlantic Forest tree species (Schinus terebinthifolia Raddi and Eugenia uniflora L.) when cultivated in soils contaminated with increasing copper concentrations. The plants were cultivated in soils of an urban forest within São Paulo City, São Paulo State, Brazil contaminated with 0 (control), 60, 120, 180 or 240 mg Cu kg-1 soil. Height and stem diameter were analyzed as morphological parameters, while Cu content in plant tissues, translocation index, bioaccumulation factor, photosynthetic pigment contents, leaf gas exchange and chlorophyll fluorescence were measured to evaluate the physiological alterations by copper stress. Enzymatic (superoxide dismutase) and non-enzymatic (ascorbic acid and glutathione) antioxidants were quantified to assess the biochemical responses of the species. The results showed that when cultivated in copper contaminated soils, the species presented high uptake and accumulation of copper in roots with low translocation rates to aerial parts; however, S. terebinthifolia showed higher copper restriction in roots than E. uniflora. S. terebinthifolia and E. uniflora showed different responses to leaf gas exchange. The species showed no change in chlorophyll fluorescence or photosynthetic pigment content. The species also showed no difference for the levels of enzymatic and non-enzymatic antioxidants. S. terebinthifolia showed reduction in leaf biomass production, while E. uniflora showed reduction in height growth. The species showed high tolerance and great capacity for Cu uptake. The restriction of copper in roots reveals to be the principal mechanism of protection of S. terebinthifolia and E. uniflora against copper stress. S. terebinthifolia shows potential to be indicated as a copper phytostabilizer.
Keywords: Eugenia uniflora, heavy metal, phytotoxicity, plant physiology, pollution, Schinus terebinthifolia, tree
RESUMO
O cobre (Cu) é um metal pesado e micronutriente essencial necessário para o crescimento e desenvolvimento vegetal. O cobre desempenha papéis cruciais em reações bioquímicas de transferência de elétrons (redox), reações fotossintéticas e é componente estrutural de metaloproteínas e enzimas. Entretanto, altos níveis de cobre nos solos podem causar fitotoxidez, limitando o crescimento das plantas e ser prejudicial ao meio ambiente. A poluição do solo por metais pesados (como o cobre) é causada principalmente por fontes antropogênicas, como deposição atmosférica de material particulado e atividades agrícolas, e é uma das maiores preocupações ambientais em todo o mundo. Devido à sua proximidade com as fontes emissoras, os fragmentos florestais urbanos são altamente afetados pela entrada excessiva de metais pesados no solo. Portanto, o estudo objetivou avaliar as respostas morfológicas, fisiológicas e bioquímicas das espécies arbóreas nativas da Mata Atlântica, Schinus terebinthifolia Raddi e Eugenia uniflora L., cultivadas em solos contaminados com concentrações crescentes de cobre. As plantas foram cultivadas em vasos contendo solo coletado de floresta urbana na cidade de São Paulo, SP, Brasil, contaminado com adição de 0 (controle), 60, 120, 180 ou 240 mg Cu kg-1 solo. Altura e diâmetro do caule foram analisados como parâmetros morfológicos, enquanto que o crescimento, teor de cobre nos tecidos vegetais, índice de translocação, fator de bioacumulação, teor de pigmentos, trocas gasosas foliares e fluorescência da clorofila foram analisados para avaliar as alterações fisiológicas. Os antioxidantes enzimáticos (superóxido dismutase) e não enzimáticos (ácido ascórbico e glutationa) foram quantificados para avaliar as respostas bioquímicas das espécies. Os resultados mostraram que, quando cultivadas em solos contaminados, as espécies apresentaram alta absorção e acúmulo de cobre nas raízes, com baixas taxas de translocação para a parte aérea; contudo, S. terebinthifolia apresentou maior restrição de cobre nas raízes que E. uniflora. S. terebinthifolia e E. uniflora apresentaram respostas distintas para as trocas gasosas foliares. As espécies não apresentaram alteração na fluorescência da clorofila ou no conteúdo de pigmentos fotossintéticos. As espécies também não apresentaram diferenças para os teores de antioxidantes enzimáticos e não enzimáticos. S. terebinthifolia apresentou redução na produção de biomassa foliar, enquanto E. uniflora apresentou redução no crescimento em altura. As espécies demonstraram alta tolerância e capacidade de extração de cobre do solo, sendo que a restrição de cobre nas raízes se revela como o principal mecanismo de proteção de S. terebinthifolia e E. uniflora contra o estresse por cobre. A espécie pioneira S. terebinthifolia apresenta potencial para ser indicada como fitoestabilizadora de cobre.
Palavras-chave: Arbóreo, Eugenia uniflora, fisiologia vegetal, fitotoxicidade, metal pesado, poluição, Schinus terebinthifolia
Matheus Casarini Siqueira
Efeito de diferentes concentrações de cobre no crescimento e desenvolvimento de espécies arbóreas nativas da Mata Atlântica
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