Efeitos do cobre na macrófita potamogeton pectinatus L. e sua possível utilização o monitoramento ou remediação de ambientes aquáticos contaminados por este metal

Abstract

O cobre é um metal essencial para as plantas, porém considerado tóxico quando em elevadas concentrações na água. No caso de macrófitas aquáticas já foi demonstrado que este metal inibe o processo fotossintético e provoca alterações pigmentares. Neste contexto, expusemos (96h) a macrófita aquática Potamogeton pectinatus (L.) à diferentes concentrações de cobre 1, 10, 100 e 1000 µM para avaliar o potencial bioacumulador da planta, e às concentrações de 1, 10 e 100 µM de Cu para verificar os possíveis efeitos do metal na taxa fotossintética (24 e 96h) em diferentes intensidades luminosas (17, 100, 300 e 500 µmol/m2 /s), no teor pigmentar (96h) e no crescimento das macrófitas (30 dias). Para os experimentos de bioacumulação mantivemos um grupo de plantas controle (sem adição de cobre no meio), enquanto que para os outros testes mantivemos um grupo controle e um grupo em solução nutritiva de Hoagland 100%, que contem cobre e outros micronutrientes em concentrações ideais para sobrevivência e crescimento de P. pectinatus. Nossos resultados mostram que a macrófita P. pectinatus é capaz de acumular altas concentrações de cobre, sendo que este acúmulo aumenta com a elevação dos níveis do metal na água. Apesar de basicamente não haver diferença estatística entre a concentração do metal nos diferentes órgãos da planta, as raízes mostraram-se capazes de acumular mais cobre que as folhas e caule com base no fator de bioconcentração. Com relação aos teores de clorofila “a”, “b” e carotenoides, estes foram menores nas folhas das plantas controle em comparação com as plantas em solução de Hogland, mas esta diferença só foi significativa nas plantas expostas ao cobre, que apresentaram menor concentração dos teores pigmentares já à 1 µM de Cu. Quanto à fotossíntese, em 24h de exposição, novamente observamos um efeito negativo da ausência e presença de cobre nas concentrações de 1, 10 e 100 µM, bem como, um efeito da luminosidade, de forma que as plantas em solução de Hoagland apresentaram maior taxa fotossintética quando em 100 µmol/m2 /s. Em virtude de um aumento na respiração em 96h, a fotossíntese, quando ocorreu, foi menor que em 24h e não diferiu entre os grupos e luminosidade. Em relação ao crescimento, as plantas perderam biomassa, mas mantiveram seus comprimentos e apenas aquelas em solução de Hoagland aumentaram seu número de folhas. Ainda, verificou-se clorose e necrose nas plantas controle e expostas ao cobre. Diante do exposto, concluímos que a macrófita P. pectinatus acumula altas concentrações de cobre, principalmente na raiz, sendo capaz e refletir as concentrações do metal no meio. Esta condição, sugere seu uso no biomonitoramento e fitorremediação de locais contaminados por cobre. Por outro lado, elas mostram-se sensíveis ao metal pela redução no teor pigmentar e fotossíntese, sugerindo estes como mecanismos toxicidade do cobre.

Copper is an essential metal that can be toxic when in excess in the water. It has been shown that in aquatic macrophytes copper inhibits photosynthesis and affects its pigment levels. In this context, we exposed the aquatic macrophyte Potamogeton pectinatus (L.) to copper concentration of 1, 10, 100 e 1000 µM (96h) to evaluate its potential to accumulate this metal and to copper concentration of 1, 10, 100 µM to analyze the effects of copper in photosynthesis (24 e 96h) at different luminosities (17, 100, 300 e 500 µmol/m2 /s), pigment levels and plant growth (30 days). For the accumulation experiment, we kept plants as a control group (without copper in the medium), while for the other tests we kept a control group and plants in 100 % Hoagland nutritive solution, which contains copper and other micronutrients at essential concentration for P. pectinatus survival and growth. Our results show that P. pectinatus is able to accumulate high levels of copper and this situation enhanced with the raise of copper levels in the water. Despite no statistical difference was observed between metal concentration in the different organs, roots are more efficient in accumulate copper comparing to stems and leaves, based on bioconcentration factor. Regarding chlorophyll “a”, “b” and carotenoids, these were lower in leaves form control plants in comparison to plants in Hoagland solution, but this difference was significant just in plants exposed to copper, that presented lesser levels of pigment at 1 µM de Cu. Considering photosynthesis, at 24h test we observed a negative effect of absence and presence of copper at 1, 10 and 100 µM, as well as, an effect of luminosity. In fact, plants at Hoagland solution presented the best performance of photosynthesis at 100 µmol/m2 /s. Because of an augment of respiration at 96h of experiment, the photosynthesis at this time was lower than 24h and luminosity did not interfered in the process. Concerning plant growth, P. pectinatus lost weight but preserved their length and just plants in Hoagland solution increased their number of leaves. Also, clorosis and necrosis were detected in plants form control group and exposed to copper. Take into account the exposed above, we concluded that P. pectinatus accumulates high concentrations of copper, mainly in the roots, being able to reflect concentrations this metal in the environment. This condition suggests the use of P. pectinatus in biommonitoring and phytoremediation of sites contaminated with copper. On the other hand, this plant is sensitive to copper because of reduction in pigment levels and photosynthesis and we suggest these alterations as mechanisms of copper toxicity.