Estudio de especies vegetales nativas para la fitorremediación de suelos agrícolas contaminados con metales pesados

Abstract

Los metales pesados son contaminantes inorgánicos cuya acumulación en el suelo, promovida principalmente por diversas actividades antrópicas como la minería, la industrialización, la urbanización y la agricultura, representa un desafío ambiental significativo. En este contexto, las áreas periurbanas, particularmente los cinturones verdes de producción frutihortícola, son especialmente vulnerables a esta problemática debido a la presencia cercana de numerosas fuentes de contaminación. La remediación convencional de suelos contaminados con metales pesados se basa en tecnologías fisicoquímicas que suelen ser altamente costosas, demandantes de tecnología y energía y muchas veces suelen alterar la estructura y microbiología del suelo, lo que limita su posterior uso. Esto ha impulsado el interés en alternativas que tengan en cuenta estas limitantes como la fitorremediación, una tecnología basada en el uso de plantas y microorganismos asociados para extraer y/o estabilizar metales pesados. En esta tesis se evaluó el potencial de seis especies nativas (Canna indica, Lippia alba, Tagetes minuta, Sesbania virgata, Sesbania punicea y Erythrina crista-galli) como potenciales fitorremediadoras de suelos contaminados con Zn(II) y Cu(II), considerando su tolerancia, acumulación y respuestas fisiológicas y bioquímicas. Los resultados mostraron que todas las especies presentaron algún grado de estrés en respuesta a la exposición a metales pesados, pero con diferencias significativas en sus patrones de acumulación, traslocación y en la magnitud del impacto fisiológico y bioquímico. Entre las especies herbáceo-arbustivas, T. minuta destacó por su elevada capacidad de acumulación de Zn(II) y Cu(II), especialmente del primero, además de presentar índices de traslocación superiores a 1 en altas concentraciones de Zn(II), lo que indica su potencial para la fitoextracción. Asimismo, activó mecanismos de defensa eficientes, como la acumulación de prolina y carotenoides, que pudieron haber mitigado el estrés oxidativo. Por otro lado, S. punicea fue la especie arbórea con mayor acumulación de Zn(II) y niveles intermedios de Cu(II), mostrando una reducción significativa del daño oxidativo a lo largo del tiempo y estrategias adaptativas, como la inducción de senescencia foliar acelerada en presencia de Cu(II), lo que podría facilitar la eliminación del metal a través de la caída de hojas. La combinación de alta acumulación, tolerancia al estrés y mecanismos fisiológicos de adaptación sustentaron la selección de T. minuta y S. punicea frente a las otras especies. En el segundo ensayo, se evaluó la interacción de 3 hongos micorrícicos arbusculares (HMA) (Funneliformis mosseae, Viscospora deserticola y Rhizoglomus intraradices B1) con T. minuta y S. punicea para determinar su influencia en la tolerancia, modificación de distintos parámetros fisiológicos y bioquímicos y la acumulación de Zn(II) y Cu(II). Los resultados mostraron que la respuesta de cada especie vegetal varió según el metal y el hongo inoculado. En T. minuta, F. mosseae promovió significativamente el crecimiento y la acumulación de Zn(II), lo que la posiciona como una opción ideal para la extracción de este metal. R. intraradices, por otro lado, también favoreció la acumulación de Zn(II), pero tuvo un leve impacto negativo en la producción de biomasa. Para Cu(II), R. intraradices se destacó al promover una alta acumulación en la parte aérea, favoreciendo la fitoextracción, aunque esto conllevó un mayor estrés oxidativo. En contraste, F. mosseae mostró un efecto positivo en el crecimiento sin aumentar sustancialmente la acumulación de Cu(II). En S. punicea, la respuesta de los HMA fue diferente. V. deserticola favoreció la producción de biomasa en presencia de Zn(II), logrando un equilibrio entre crecimiento y acumulación, lo que la hace un buen candidato para la extracción de este metal. Para Cu(II), tanto V. deserticola como R. intraradices promovieron la acumulación, especialmente en las raíces, indicando su potencial para estrategias de fitoestabilización. Además, a nivel fisiológico, F. mosseae mejoró la concentración de pigmentos fotosintéticos y proteínas en presencia de Zn(II), mientras que R. intraradices presentó un menor daño oxidativo en hojas con Cu(II). En general, los resultados destacan que la inoculación con HMA mejora la tolerancia de las plantas a la contaminación por metales pesados y potencia tanto la fitoextracción como la fitoestabilización, dependiendo de la combinación específica de hongo, metal y especie vegetal. La selección adecuada del HMA no solo optimiza la acumulación de metales, sino que también minimiza los efectos negativos en el crecimiento vegetal causados por estos, lo que representa una herramienta prometedora para la recuperación de suelos contaminados. Si bien solo dos especies vegetales fueron seleccionadas como las más prometedoras, esto no descarta el potencial uso de las otras cuatro en contextos específicos. Dado que mostraron una menor tolerancia a altas concentraciones de metales, podrían ser consideradas para escenarios con niveles de contaminación intermedios o en etapas más avanzadas de programas de fitorremediación, cuando la concentración de metales haya disminuido a valores menos perjudiciales. Si bien los resultados obtenidos son prometedores, aún son necesarios estudios adicionales en condiciones de campo para validar el desempeño de estas plantas en combinación con los HMA y evaluar su aplicabilidad como herramientas efectivas en la fitorremediación de suelos contaminados con metales pesados.