Effects of cadmium in plants of Sphagneticola trilobata (L.) Pruski

Field: Environmental Science (Physical Sciences)

Cadmium (Cd2+) is a pollutant of great environmental concern due to its multiple origins (natural and anthropogenic), the ability to accumulate in organs and tissues, and the deleterious effects it can cause in organisms. In the present study, we investigated the effects of Cd2+ exposure on Sphagneticola trilobata plants. We evaluated the accumulation of Cd2+, the plant biomass, the content of chlorophyll, soluble sugars, proteins and the production of malondialdehyde and thiols as markers of oxidative stress and tolerance, respectively. The Cd2+ content in the plant organs increased proportionally to the concentration of CdCl2 in the environment, reaching accumulatively 1306, 193 and 52 mg·kg-1 in roots, stems and leaves, respectively. Some toxic effects such as a decrease in the root biomass, alterations in the polypeptide pattern of the leaves, reduction in the chlorophyll content, and an increase in the amount of malondialdehyde was observed at higher concentrations of CdCl2. An increase in the content of soluble sugars was also seen, which are markers of tolerance associated with a protection mechanism against the oxidative stress. In addition, an increase on heavy metals chelating thiols such as L-cysteine, glutathione and various phytochelatins was obtained in the plant roots. Our results demonstrated that S. trilobata is capable of accumulating Cd2+ and possesses tolerance mechanisms that make this plant an excellent option to be used for Cd2+ phytoremediation. <br>\nAdditional key words: Glutathione, oxidative stress, phytochelatins, phytoremediation, tolerant plants, wedelia.<br><br>\n\nRESUMEN <br>\nEl cadmio (Cd2+) es un contaminante que genera mucha preocupación a nivel ambiental debido a sus múltiples orígenes (naturales y antropogénicos), la capacidad de acumularse en órganos y tejidos y los efectos nocivos que puede causar en los organismos. En el presente estudio se investigó el efecto de la exposición a Cd en plantas de Sphagneticola trilobata. Se evaluó la capacidad de acumular Cd, la biomasa de las plantas, el contenido de clorofila, azúcares solubles, proteínas, patrón polipeptídico y la producción de malondialdehido y tioles como marcadores de estrés oxidativo y tolerancia, respectivamente. El contenido de Cd en los tejidos de las plantas se incrementó proporcionalmente a la concentración de CdCl2 en el medio de cultivo, acumulando1306, 193 y 52 mg·kg-1 en raíces, tallos y hojas, respectivamente. A altas concentraciones de Cd se observaron efectos tóxicos tales como reducción en la biomasa de las raíces, cambios en el patrón polipeptídico de las hojas, reducción en el contenido de clorofila y un incremento en el contenido de malodialdehído. Dentro de los marcadores de tolerancia se observó un incremento en el contenido de azúcares solubles asociados a protección contra el estrés oxidativo. También se observó un incremento de tioles quelantes de metales pesados en las raíces tales como: L-cisteína, glutatión, y varias fitoquelatinas. Se demostró que S. trilobata es capaz de acumular cadmio y presenta mecanismos de tolerancia que la convierten en una excelente opción para la fitorremediación de Cd. <br>\nPalabras claves adicionales: Estrés oxidativo, fitoquelatinas, fitorremediación, glutation, margarita rastrera, plantas tolerantes. <br><br>