Biscutella auriculata: una nueva especie tolerante al cadmio en suelos mineros contaminados

Biscutella auriculata : una nueva especie tolerante al cadmio en suelos mineros contaminados

Fuente: https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.110784

Abstract

Biscutella auriculata L. is one of the rare species that is able to grow in a very contaminated mining area in Villamayor de Calatrava (Ciudad Real, Spain). In an effort to understand the mechanisms involved in the tolerance of this plant to high metal concentrations, we grew B. auriculata in the presence of 125 μM Cd(NO₃)₂ for 15 days and analysed different parameters associated with plant growth, nitric oxide and reactive oxygen species metabolism, metal uptake and translocation, photosynthesis rate and biothiol (glutathione and phytochelatins) content. Treatment with Cd led to growth inhibition in both the leaves and the roots, as well as a reduction of photosynthetic parameters, transpiration and stomatal conductance. The metal was mainly accumulated in the roots and in the vascular tissue, although most Cd was detected in areas surrounding their epidermal cells, while in the leaves the metal accumulated mainly in spongy mesophyll, stomata and trichrome. Based on the Cd bioaccumulation (5.93) and translocation (0.15) factors, this species denoted enrichment of the metal in the roots and its low translocation to the upper tissues. Biothiol analysis showed a Cd-dependent increase of reduced glutathione (GSH) as well as the phytochelatins (PC₂ and PC₃) in both roots and leaves. Cd-promoted oxidative damage occurred mainly in the leaves due to disturbances in enzymatic and nonenzymatic antioxidants, while the roots did not show significant damage as a result of induction of antioxidant defences. It can be concluded that B. auriculata is a new Cd-tolerant plant with an ability to activate efficient metal-sequestering mechanisms in the root surface and leaves and to induce PCs, as well as antioxidative defences in roots.

Resumen

Biscutella auriculata L. es una de las escasas especies capaces de crecer en un área minera altamente contaminada en Villamayor de Calatrava (Ciudad Real, España). Con el fin de comprender los mecanismos implicados en la tolerancia de esta planta a elevadas concentraciones metálicas, se cultivó B. auriculata en presencia de 125 μM de Cd(NO₃)₂ durante 15 días y se analizaron distintos parámetros relacionados con el crecimiento vegetal, el metabolismo del óxido nítrico y de las especies reactivas de oxígeno, la absorción y translocación del metal, la tasa fotosintética y el contenido de biotioles (glutatión y fitoquelatinas).

El tratamiento con Cd provocó una inhibición del crecimiento tanto en hojas como en raíces, así como una reducción de los parámetros fotosintéticos, la transpiración y la conductancia estomática. El metal se acumuló principalmente en las raíces y en el tejido vascular, aunque la mayor parte del Cd se detectó en zonas próximas a las células epidérmicas; en las hojas, el metal se acumuló fundamentalmente en el mesófilo esponjoso, los estomas y los tricomas. Según los factores de bioacumulación (5,93) y translocación (0,15) del Cd, esta especie mostró un enriquecimiento del metal en las raíces y una baja translocación hacia los tejidos aéreos.

El análisis de biotioles evidenció un incremento dependiente de Cd del glutatión reducido (GSH), así como de las fitoquelatinas (PC₂ y PC₃) tanto en raíces como en hojas. El daño oxidativo inducido por Cd se produjo principalmente en las hojas, debido a alteraciones en los sistemas antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos, mientras que las raíces no mostraron daños significativos como consecuencia de la inducción de defensas antioxidantes.

Se concluye que B. auriculata constituye una nueva planta tolerante al Cd, con capacidad para activar mecanismos eficaces de secuestro del metal en la superficie radicular y en las hojas, inducir la síntesis de fitoquelatinas y reforzar las defensas antioxidantes en las raíces.

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