Cadmium and copper toxicity for tomato seedlings

Abstract

outros, influenciam as reações de adsorção/dessorção, precipitação/dissolução, complexação e oxirredução de metais no solo, [4] influenciando também, dessa forma, a concentração e disponibilidade dos elementos traços para as plantas. Dentre esses contaminantes encontram-se os metais pesados (ou elementos traços) como o Cádmio e o Chumbo (Pb), que não apresentam quaisquer benefícios ao organismo humano e, atualmente, a contaminação do solo e das águas por estes elementos é um grave problema ambiental, devido a sua persistência e elevado poder de toxicidade. O Pb, em sua forma catiônica Pb 2+ , é absorvido pelas plantas devido à sua semelhança com os metais de transição essenciais, diferindo no que se refere à translocação nas plantas, devido à sua facilidade de formar complexos com elevado impedimento estéreo [5-6]. As altas concentrações de Pb interferem na divisão celular e inibem a extensão do sistema radicular e concentrações abaixo do nível considerado tóxico podem estimular o crescimento radicular [7]. A diminuição do processo respiratório, causada pela redução na assimilação de CO 2 , provoca redução no crescimento. A interrupção do metabolismo do Ca e a inativação enzimática também são provocadas pela INTRODUÇÃO A preocupação com o nível de metais pesados advém da capacidade de ficar retido no solo, solubilizarem-se na água, da sua movimentação, da possibilidade de atingirem o lençol freático e, sobretudo, da sua absorção pelas plantas, podendo atingir, assim, a cadeia alimentar [1]. Estes elementos são amplamente distribuídos no meio ambiente, sendo depositados na água (lagos, rios e oceanos), acumulados no solo, nas plantas, nos animais, provenientes da lixiviação do solo e como produto do desenvolvimento da tecnologia moderna (poluição atmosférica e fontes antropogênicas, dentre as quais se destacam a indústria química e metalúrgica, a mineração, alguns pesticidas agrícolas e esgotos domésticos) [1-3]. A possibilidade de contaminação ambiental por metais pesados está diretamente relacionada com os processos de adsorção-dessorção desses elementos nos solos. No solo, os metais pesados podem estar adsorvidos eletrostaticamente nos sítios de troca, na solução do solo e ligados a compostos orgânicos. Fatores como concentrações e tipos de argila, pH, capacidade de troca de cátions, concentração de matéria orgânica, entre Having the objective of evaluating the effect of application of cadmium and lead in tomato in the content, rate of growth and translocation in different parts of the plant, tomato plants were grown in nutrient solution of Clark and submitted to rising doses of Pb: 0; 0,25; 1,0; 5,0 and 10,0 mg L-1. Cadmium translocated 21,9% to more than lead to the aerial part showing Pb concentrated in the roots while in the fruits, the translocation of these metals reached 1,89% for Cd and 1,38% for Pb. In relation to the control treatment, the fruits production was reduced from the concentration 5,0 mg L-1 de Pb and 1,0 mg L-1 of Cd.

Acquired tolerance of tomato (Lycopersicon esculentum cv. Micro‐Tom) plants to cadmium‐induced stress

“…Cadmium is a non‐essential element in plant nutrition that can inhibit growth (Mediouni et al , 2006; Liu et al , 2007) and stimulate ROS production, resulting in several metabolic perturbations (Yakimova et al , 2006; Durcekova et al , 2007). Under high levels of ROS, the cellular homeostasis can be disrupted causing oxidative damage of macromolecules that may involve induction of lipid peroxidation, thus causing severe damage to cell membranes (Gratão et al , 2005; Pitzschke et al , 2006).…”

“…MDA, the most frequently used indicator of lipid peroxidation, is one of several low‐molecular‐mass products formed through the decomposition of primary and secondary lipid peroxidation products (Dewir et al , 2006). Cd has been shown to cause an increase in the amount of MDA in rice leaves (Hsu & Kao, 2007 a ,b ), tomato seedlings (Mediouni et al , 2006), Phaseolus coccineus (Skorzynska‐Polit & Krupa, 2006), Bacopa monnieri L. (Mishra et al , 2006), Lemna polyrrhiza (John et al , 2007) and Brassica juncea (Mobin & Khan, 2007), probably as a result of increased H 2 O 2 production. The toxicity of ROS explains the evolution of complex arrays of non‐enzymatic and enzymatic detoxification mechanisms in plants capable of quenching ROS (Pauly et al , 2006).…”

An efficient antioxidant system and heavy metal exclusion from leaves make Solanum cheesmaniae more tolerant to Cu than its cultivated counterpart

“…80% of cultivated tomatoes are consumed in the form of processed products like sauce, puree, juice, or ketchup (Kaur et al 2008). Consistent previous studies have already explored the problem of Cu stress in S. lycopersicum, as well as the response of the antioxidant system (Mazhoudi et al 1997;Liao et al 2000;Martins and Mourato 2006;Mediouni et al 2006;Chamseddine et al 2009;I˙şeri et al 2011;Al Khateeb and Al-Qwasemeh 2014;Wang et al 2015). However, in this study, although we have completed and performed some analyses in this species, the main purpose was to compare the responses of S. lycopersicum to its wild counterpart Solanum cheesmaniae, potentially more tolerant to Cu because it is considered a salt-tolerant species (Rajasekaran et al 2000;Peralta and Spooner 2006), and the induction of oxidative stress by metal toxicity is often associated with secondary water stress (Poschenrieder and Barceló 1999).…”

“…), rye grass (Lolium perenne;Verdejo et al 2015), maize (Zea mays;Ali et al 2002;Aly and Mohamed 2012;Barbosa et al 2013;Benimeli et al 2010) and wheat(Gajewska and SkŁodowska 2010;Gang et al 2013), and dicotyledon species, like Brassica juncea(Ansari et al 2013), and cucumber(I˙şeri et al 2011). Different studies have also shown that excess of Cu negatively affects the physiological performance and growth of S. lycopersicum(Mazhoudi et al 1997;Liao et al 2000;Martins and Mourato 2006;Mediouni et al …”

The TFIIS and TFIIS-like genes from Medicago truncatula are involved in oxidative stress response

“…The latter have been also characterized in terms of chlorophyll content, proline accumulation and 8-oxo-dG levels as a parameter of oxidative DNA damage (Macovei et al, 2010). It is worth noting that the inhibition of root growth and elongation, observed in the M. truncatula plants exposed to copper and analyzed in the present study, was a common feature well evidenced in rice (O. sativa) (Xu et al, 2008), tomato (Lycopersicon aesculentum) (Mediouni et al, 2006) and white poplar (Populus alba L.) . When oxidative stress treatments were applied, both the MtTFIIS-like and MtTFIIS genes were significantly up-regulated in roots and aerial parts of barrel medic plantlets.…”