Efecto del stress por plomo en <i>Ludwigia peploides</i> e <i>Hydrocotyle ranunculoides</i>

Abstract

Wetlands usually provide a natural mechanism to diminish the transport of toxic compounds to other compartments of the ecosystem by immobilizing heavy metals and storing them below ground in roots and/or soil. The aim of this study is to evaluate the Pb uptake and translocation into two aquatic plants - Ludwigia peploides (Kunth) P.H. Ravenand and Hydrocotyle ranunculoides L.f. - and to quantify potential histological changes by metal action. For this, an assay in greenhouse was carried out in summer (November to April). Lead, as Pb(NO3)2, was added to the sediments attaining concentrations of 300 μg Pb/g sediment (T300) and 900 μg Pb/g sediment (T900). These treatments were tested against controls without Pb addition and KNO3 addition for quantifying nitrate effect (C300 and C900). The concentration of Pb was determined at root, stem, leaf, water and at different sediment fractions. Histological sections were prepared to determine morphometric parameters. More than 80% of Pb was associated with little mobile sediment fraction (organic matter-sulfide and oxides of Fe and Mn). Both species, H. ranunculoides and L. peploides, showed a significant increase in root Pb concentration at treatment with Pb addition (p<0.01). Lead concentration of stem and leaf of H. ranunculoides increased at T300 treatments (p<0.05 and p<0.01, respectively) and T900 (p<0.01) with respect to control treatments. An increase of Pb concentration in stem and leaf of L. peploides was only observed at T900 (p<0.01). In polluted sediments, inner cortex cells of H. ranunculoides root showed less height (p<0.01) and width (p<0.01), and a decrease in porosity (p<0.05) with loss of parenchymatous tissue was observed. The measured parameters of L. peploides were similar to control. Since reducing environments favour Pb immobilization, the decrease of parenchymatous tissue in H. ranunculoides could contribute to its retention in the rhizosphere. The absence of morphological alterations in L. peploides suggests that the studied phenotype could be tolerant to the assay conditions.

La vegetación riparia provee mecanismos para la atenuación del transporte de contaminantes a otros compartimentos de los ecosistemas acuáticos, inmovilizando metales pesados en raíces y/o sedimentos. El objetivo de este trabajo fue evaluar la tolerancia de dos plantas acuáticas nativas - Ludwigia peploides (Kunth) P.H. Raven e Hydrocotyle ranunculoides L.f.- expuestas a dos concentraciones elevadas de plomo en sedimento, analizar la biodisponibilidad y partición del metal agregado, e identificar posibles alteraciones morfológicas en raíz. Se realizó un ensayo en invernáculo durante seis meses. Se llevaron a cabo dos tratamientos a los que se les agregó Pb(NO3)2 a fin de obtener una concentración de 300 μg Pb/g sedimento (T300) y 900 μg Pb/g sedimento (T900). Ambos tratamientos se contrastaron con sus respectivos controles (C300 y C900, sin la adición de metal pero con el agregado de KNO3 a fin de contrarrestar el efecto del agregado de nitrato con la sal de Pb). Al finalizar el ensayo se determinó la concentración de Pb en raíz, tallo, hoja, agua y en las diferentes fracciones de sedimento. Se realizaron preparados histológicos para determinar parámetros morfométricos. En los tratamientos con agregado de Pb, el metal se asoció principalmente a las fracciones materia orgánica-sulfuros (42%) y óxidos de hierro y manganeso (40%), y en menor medida a las fracciones carbonatos (9-12%), residual (5-8%) e intercambiable (1-3%). El agregado de metal produjo un incremento significativo de la concentración de Pb en todas las estructuras, siendo la concentración promedio en raíz muy superior. En ambas especies el agregado de metal produjo un incremento significativo de la concentración de Pb en la raíz (p<0.01) respecto a los controles. En L. peploides sólo se observó un aumento en las concentraciones de Pb en el tallo y en la hoja en el tratamiento T900 (p<0,01). Las concentraciones de Pb en tallo y hoja de H. ranunculoides aumentaron significativamente en los tratamientos T300 (p<0,05 y p<0,01, respectivamente) y T900 (p<0,01 en ambas estructuras). En L. peploides los parámetros morfométricos medidos fueron semejantes en T900 con respecto a los tratamientos control. En H. ranunculoides para T900 se observó una disminución en el diámetro total de la raíz (p<0,01) y de la rizodermis (p<0,05). En los sedimentos contaminados con Pb las células de la corteza interna presentaron menor altura (p<0,01) y ancho (p<0,01) y se observó una disminución significativa en la porosidad de la raíz (p<0,05). Esta pérdida de tejido aerenquimático podría ser una respuesta de la planta a la exposición al Pb, dado que la limitación en la pérdida de oxígeno radial contribuiría a la inmovilización del Pb en la rizósfera. Al presentar L. peploides la capacidad de internalizar elevados niveles de metales a nivel radicular sin evidenciar alteraciones morfológicas significativas, podría sugerirse la tolerancia de este fenotipo a las condiciones del ensayo.