Caracterización de los mecanismos de fitorremediación de Salvinia sp. frente a la exposición a metales pesados y su impacto sobre la fisiología vegetal

Abstract

Los metales pesados son ampliamente reconocidos como uno de los contaminantes más relevantes en aguas residuales industriales, principalmente debido a sus elevados tiempos de residencia, ya que a diferencia de los contaminantes de tipo orgánico, estas sustancias no pueden ser química ni biológicamente degradadas. La fitorremediación es una de las aplicaciones biotecnológicas más difundidas a nivel global, que consiste en la utilización de biomasa vegetal para adsorber y/o acumular una gran variedad de contaminantes químicos presentes en el suelo, el agua o el aire. En el presente trabajo, se evaluó la capacidad de macrófitas acuáticas autóctonas del género Salvinia para remover, en forma independiente, iguales concentraciones (50±2 y 100±1 µM) de Cadmio (Cd), Cobre (Cu), Plomo (Pb) o Zinc (Zn) en muestras de agua contaminada artificialmente, durante 48 h. Paralelamente, se analizó el efecto fitotóxico de la exposición a estos metales sobre la fisiología de las plantas. Nuestros resultados demostraron que S. biloba posee la capacidad para bioconcentrar los metales ensayados con diferente afinidad. Además, los mecanismos de captación y desintoxicación fueron distintos para cada metal, resultando mayor la eficiencia de remoción para Cu y Pb, respecto de la hallada para Cd y para Zn. Por su parte, los parámetros fisiológicos analizados en las hojas flotantes de S. biloba resultaron diferencialmente afectados, demostrando que los mecanismos de respuesta desarrollados por estas macrófitas son diferentes para cada uno de los metales analizados.

Heavy metals are highly recognized as pollutants in industrial wastewater mainly due to their long residence times since these substances cannot be chemically or biologically degraded. Phytoremediation is one of the most widespread biotechnological applications worldwide, which consists in the use of plant biomass to adsorb or accumulate a wide range of chemical contaminants from soil, water or air. In the present work, we have evaluated the capacity of native aquatic macrophytes of the genus Salvinia to independently remove equal concentrations (50 ± 2 and 100 ± 1 µM) of Cadmium (Cd), Copper (Cu), Lead (Pb) or Zinc (Zn) from artificially contaminated water samples during 48 h. Additionally, heavy metals phytotoxicity in floating leaves of Salvinia specimens were also evaluated. Our results showed that Salvinia sp. were able to bioconcentrate all the metals analyzed with different affinity. In addition, the mechanisms of uptake and detoxification were different for each metal, resulting in a greater removal efficiency for Cu and Pb, compared to the found for Cd and Zn. On the other hand, physiological parameters of floating leaves were differentially affected, demonstrating that different response mechanisms are developed by Salvinia sp. to counteract the toxicological effect during heavy metals phytoremediation.