Anatomical and physiological characteristics of tanner grass exposed to arsenic

Abstract

Phytoremediation is a biological process that stands out as an effective and economic alternative for the removal of toxic elements; however, its success depends on previous studies of plant species and the species' tolerance of certain pollutants. The aim was at evaluating the anatomy and physiology of Tanner grass (Brachiaria arrecta) to determine its anatomical and physiological plasticity characteristics that potentially enable arsenic tolerance. B. arrecta plants were cultivated in a greenhouse in a Hoagland-Arnon nutritive solution with the following As concentrations: 0.0, 0.25, 0.5, 1.0, 2.0 and 4.0 mg L-1. Gas exchange, anatomical characteristics, DNA quantification and arsenic absorption were evaluated at 18 and 21 days. An evaluation of plant growth was conducted to compare the selected plants at the beginning and after 21 days of the experiment. The plants absorbed the arsenic contained in the solution and showed an increase in the leaf stomatal density, mesophyll and leaf blade thickness and root endodermis and exodermis, and the anatomical modifications showed no evidence of stress in the plant structure. The gas exchange, growth and DNA content were not modified by arsenic in B. arrecta plants. The B. arrecta plants have anatomical and physiological characteristics that contribute to their survival in the presence of arsenic, possibly helped by the tolerance of this species of arsenic contamination from the nutrient solution and the lack of anatomical and physiological changes resulting in damage to this species. RESUMO: A fitorremediação é um processo biológico, que se destaca como alternativa eficaz e econômica à remoção de elementos tóxicos; porém, depende de estudos prévios de espécies vegetais e de suas características relacionadas à tolerância a esses poluentes. O objetivo deste trabalho foi avaliar a anatomia e a fisiologia de plantas de braquiária-dobrejo (Brachiaria arrecta), no intuito de detectar características de plasticidade anatômica e fisiológica, relacionadas à potencial tolerância dessa espécie ao arsênio. As plantas de B. arrecta foram cultivadas em casa de vegetação, em solução nutritiva de Hoagland-Arnon contendo as seguintes concentrações de arsênio: 0,0; 0,25; 0,5; 1,0; 2,0 e 4,0 mg L-1. Características de trocas gasosas, anatômicas, quantificação do DNA e absorção de arsênio foram avaliadas aos 18 e 21 dias. A avaliação do crescimento foi conduzida comparando-se plantas utilizadas no início do experimento e após 21 dias. As plantas absorveram o arsênio contido em solução e demonstraram aumento na densidade estomática, na espessura do mesofilo e no limbo foliar, sendo que as modificações anatômicas não indicaram evidências de estresse na estrutura das plantas. As trocas gasosas, o crescimento e o conteúdo de DNA não foram modificados pelo As nas plantas de B. arrecta. As plantas de B. arrecta apresentam características anatômicas e fisiológicas que contribuem para a sobrevivência da espécie, possivelmente por auxiliar na potencial tolerância dessas plantas à contaminação pelo...