tÓxidad de cadmio y plomo en pasto tanner … · es de gran importancia debido a su propiedad ......

UNIVERSIDAD DE NARINtildeO REVISTA DE CIENCIAS AGRIacuteCOLAS Julio - Diciembre 2014 31 (2) 3 - 13

REVISTA DE CIENCIAS AGRIacuteCOLAS Volumen 31 (2) 3 - 13

Segundo SemestreISSN Impreso 0120-0135

doi httpdxdoiorg1022267rcia14310227

TOacuteXIDAD DE CADMIO Y PLOMO EN PASTO TANNER Brachiaria arrecta

CADMIUM AND LEAD TOXICITY IN TANNER GRASS Brachiaria arrecta

Manuel Pelaacuteez P1 Fanor Casierra-Posada2 Gerardo A Torres R3

Fecha de recepcioacuten Agosto 18 de 2014 Fecha de aceptacioacuten Noviembre 05 de 2014

RESUMEN

Se evaluoacute fisiopatiacuteas en Brachiaria arrecta expuestas a contenidos toacutexicos de cadmio y plomo en el invernadero de la Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira se doparon plaacutentulas sanas de 20 diacuteas de edad bajo cultivo hidropoacutenico El objetivo fue describir siacutentomas crecientes por intoxicacioacuten con el disentildeo de una escala valorativa de dantildeos crecientes adicionalmente se evaluaron cambios histoloacutegicos de raiacutez tallo y hojas mediante microscopia de luz de alta resolucioacuten (MLAR) Las plantas fueron sometidas a estreacutes abioacutetico con los tratamientos de sales de CdCl2 en concentracioacuten de 10 ppm y de Pb (NO3)2 500 ppm respectivamente Los resultados principales mostraron un mayor detrimento cuando las plantas fueron expuestas al metal plomo que al cadmio en las raiacuteces tallos y hojas Se apreciaron deformaciones extremas en paredes celulares de las ceacutelulas del cortex y en la endodermis de la raiacutez en las hojas los dantildeos fueron notorios para ambos metales sobre todo en el pareacutenquima clorofiacutelico y en la deformacioacuten de paredes de la epidermis tanto en haz como enveacutes en los tallos aparecieron deformaciones de las ceacutelulas del pareacutenquima

1 Docente Tiempo Completo PhD Universidad de Pamplona Pamplona Norte de Santander Colombia manuelpelaezunipam-plonaeduco

2 Docente Tiempo Completo PhD Universidad Tecnoloacutegica y Pedagoacutegica de Colombia (UPTC) Tunja Boyacaacute Colombia fanorcasierrauptceduco

3 Docente Tiempo Completo PhD Universidad del Cauca Popayaacuten Colombia gantorresgmailcom

4 Pelaacuteez et al - Toxicidad del Cd y Pb en pasto Brachiaria arrecta


de relleno cuando ocurre bioacumulacioacuten intensa de plomo Estos resultados sugieren que la bioconcentracioacuten en los tejidos vegetales ocasiona trastornos histoloacutegicos que pueden involucrar una red troacutefica y por consiguiente consecuencias en la Salud Puacuteblica

Palabras clave Estreacutes abioacutetico metales pesados pasturas tropicales Poaacuteceas contaminacioacuten antroacutepica

ABSTRACT

Physiopathologies in Brachiaria arrecta exposed to toxic contents of cadmium and lead were evaluatedin healthy 20-day old seedlings under hydroponic growth in the greenhouse of the Universidad Nacional of Colombia at Palmira The study aimed to describe increasing symptoms due to poisoning through the design of a rating scale of increasing damage In addition histological changes in roots stems and leaves were evaluated by high resolution light microscopy (HLRM) In this regard the plant material was subjected to abiotic stress treatments with CdCl2 salts at 10 ppm concentration and Pb (NO3)2 salts at 500 ppm The main results showed greater deterioration in roots stems and leaves when plants were exposed to lead rather than cadmium Extreme deformities were observed in cell walls of cortex cells and in the endodermis of the root Leaf damage was notorious for both metals especially in the chlorophyll parenchyma and in the deformity of epidermal walls of the adaxial and abaxial sides of the leaf Deformities in the stems appeared in parenchymal filler cells with intense lead bioaccumulation These results suggest that bioconcentration in plant tissues causes histological disorders which may involve a food web therefore impacting on public health

Keywords abiotic stress heavy metals tropical pastures grasses anthropogenic pollution

INTRODUCCIOacuteN

La epidemiologiacutea agriacutecola ha demostrado una estrecha analogiacutea entre los factores de riesgo ambiental y predisposicioacuten a enfermedad en una poblacioacuten vegetal por un estreacutes abioacutetico (Porta 2008) entre estos la presencia de un metal pesado sin funcionalidad bioloacutegica y que altera la fisiologiacutea de la planta y que tiene consecuencias sobre la morbilidad en razoacuten de la casuiacutestica de los procesos de salud en los agroecosistemas (endemismos multiplex) (Bhopal 2008) En tal sentido la misma epidemiologiacutea puede extenderse al estudio y

cuantificacioacuten de la presencia y efectos de eacutestos factores de predisposicioacuten a epidemias en una poblacioacuten vegetal y sus repercusiones sobre las redes troacuteficas y la salud puacuteblica en programas de vigilancia epidemioloacutegica definida como un servicio de importancia cuyo fin sea decidir con bases objetivas o cientiacuteficas sobre acciones en el tiempo a fin de controlar o prevenir un problema de salud evidente (Romero et al 2007)

Las poblaciones vegetales de Brachiaria spp han sido mejoradas y liberadas por los sistemas de disciplinas de mejoramiento geneacutetico de centros de investigacioacuten tanto nacionales como



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internacionales por sus excelentes cualidades forrajeras como tolerancia a estreses abioacuteticos entre otros las sequias las bajas fertilizaciones los suelos aacutecidos y los excesos de humedad (Canchila et al 2010) Sin embargo hay un vaciacuteo en el conocimiento relacionado con estreacutes por presencia y bioacumulacioacuten de metales pesados toacutexicos en estos agroecosistemas forrajeros a nivel de troacutepico cuando existe un factor predisponente como es una actividad antropogeacutenica

En la actualidad los metales pesados tienen un gran significado como indicadores de la calidad ecoloacutegica de los suelos debido a su toxicidad y muy especialmente del comportamiento bio-acumulativo en agroecosistemas (Saacutenchez et al 2007 Cobb et al 2009) La accioacuten de los metales es de gran importancia debido a su propiedad de bioacumulacioacuten toxicidad y efectos directos sobrela salud en todo tipo de sistemasvivos en las relaciones suelo-agua-planta y sobre ser hu-mano (Weng et al 2001) En el troacutepico es muy reconocida la tolerancia de forrajes como las especies de Brachiaria Olivera et al (2009) ex-plica que estas poaceae poseen una capacidad amplia de adaptacioacuten a los ambientes ruacutesticos lo que redunda en ciertas caracteriacutesticas agro-noacutemicas como son la produccioacuten de hojas y pequentildeos rizomas que facilitan la emergencia de los tallos su tasa de crecimiento y su alta capacidad para la produccioacuten de forraje en con-diciones estresantes

En eacuteste trabajo se evaluacutea el grado de respuesta de los tejidos vegetales de plantas Brachiaria arrecta (Poaceae) expuestas a concentraciones altas de dos metales pesados como Cadmio y Plomo y de eacutesta forma identificar dantildeos a nivel histoloacutegico y la relacioacuten con los cambios anatoacutemicos bajo estreacutes inducido

MATERIALES Y MEacuteTODOS

El material vegetal se obtuvo a partir de la recoleccioacuten de plantas de Brachiaria arrecta (DUR Y SCHINZ) STENT en Casabe municipio de Yondoacute Antioquiacutea (N 7039775 W -73918277) y el campo de refineriacutea de Ecopetrol en el corregimiento del Centro en Barrancabermeja (N 6937722 W-73761419) en el Magdalena Medio Colombiano Con el material vegetal recolectado se realizaron las accesiones correspondientes y se creoacute un banco de plantas madre Una vez que se obtuvo las plaacutentulas de 20 diacuteas propagadas en turba para lograr un enraizamiento vigoroso como etapa previa al establecimiento del cultivo hidropoacutenico siguiendo la metodologiacutea de Shannon et al (2010) de la Universidad de Missouri - Culumbia con modificaciones consistentes en cultivo hidropoacutenico utilizando vasos de 120 cc como contenedores rellenos con arenas de Cuarzo o Siacutelice (Contenido de SiO2 de miacutenimo 95) los cuales se ubicaron en una bandeja de vidrio con 6 vasos sumergidos en la solucioacuten nutritiva de Hoagland con la siguiente composicioacuten de sales 020M NH4H2PO4 050M NH4NO3 115M Ca(NO3)2 026M CaCl2 020M MgCl26H2O 020M Mg(NO3)26H2O 040M MgSO4 7H2O 0 20M KH2PO4 120M KNO3 050M K2SO4 0040M FeCl36H2O 12 x 10ndash2M H3BO3 12 x 10ndash

4M CuCl2H2O 23 x 10ndash3M ZnCl2 44 x 10ndash4M MnCl24H2O 6 x 10ndash6M Na2MoO4H2O EDTA y FeSO47H2O con un pH= 6 (Resh2001)

Observaciones fisiopaacuteticas

Los anaacutelisis fisiopaacuteticos macro correspondieron a evaluar y confirmar respuestas a dantildeos inducidos como resistencia susceptibilidad o tolerancia (respuesta en teacuterminos de recuperacioacuten de las accesiones evaluadas de B arrecta las plantas fueron sometidas a estreacutes por dopaje con concentraciones anoacutemalos de eacutestos



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dos metales pesados en sales (Tab1) aplicado en drenchs sobre los cuellos en los tallos de las plaacutentulas que reposaban en el sustrato compuesto por arenas de cuarzo siguiendo la metodologiacutea de Brown y Hock (1988) Las concentraciones en los sustratos se hicieron con base a los criterios internacionales se tomaron niveles de Cd a 10 ppm y para plomo de 500 ppm que estaacuten dentro de los rangos de niveles toacutexicos en plantas cultivadas para suelos contaminados seguacuten Bowie y Thornston (1985) como anormal hasta 30 ppm Para plomo como anormal hasta ge 720 ppm

Las observaciones sobre los dantildeos fitotoacutexicos in-ducidos por los tratamientos fueron evaluados siguiendo una escala de reacciones crecientes disentildeada y propuesta por los investigadores ante la ausencia de otras escalas como paraacuteme-tros de comparacioacuten fruto de otras investiga-ciones de este tipo donde se tuvieran en cuen-ta interacciones planta-patoacutegeno (abioacutetico) o disturbio fisioloacutegico por el estreacutes metaliacutefero en pasturas de troacutepico especialmente agroecosis-temas de Brachiaria

Procesamiento de muestras para Microscopia de Luz de alta resolucioacuten

Se recolectaron tejidos de raiacuteces tallo y hoja de plantas expuestas y un testigo Las muestras se

procesaron con ldquoresina Spurrrdquo (Mercer y Bir-berk 1974) en tamantildeos de 1mm de grosor las cuales se fijaron en glutaraldehido al 2 por 8 horas se realizaron dos lavados con buffer fosfato 01M con un pH de 72 se posfijaron con tetraoacutexido de osmio al 1 a temperatura ambiente durante 2 horas seguido tres veces con agua destilada La deshidratacioacuten se reali-zoacute con etanol en concentraciones de 20 30 40 50 60 70 80 90 y dos repeticiones al 100 por un periodo de 15 minutos por cada cambio se realizoacute pre imbibicioacuten en acetona pura tres ve-ces por 20 minutos la inclusioacuten fue 11 con re-sina Spurr y acetona durante 1 hora Posterior-mente se embebioacute dos veces en resina pura por un periodo de 1 hora se polimerizoacute a 60oC por 48 horas Se realizaron cortes semifijos de 300 (nm) nanoacutemetros de grosor en ultramicrotomo RCM XL y se colorearon con azul de toluidina al 2 las micrografiacuteas se tomaron en la Uni-dad de Microscopia Electroacutenica de la Universi-dad del Cauca en un microscopio de luz Nikon 80i a 4 10 y 40X

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

El conocimiento del mecanismo de accioacuten de las contaminantes xenobioacuteticos como el cadmio y el plomo y su accioacuten toacutexica sobre los tejidos funda-mentales de eacutesta Poaceae ampliamente cultivada

Tabla 1 Tratamientos utilizados para evaluar la toxicidad de Cadmio y Plomo en pasto tanner Brachiaria arrecta

Tratamientos NotacioacutenNivel en sustrato

arena cuarzo

Concentracioacutenppm oacute (mgkg)

1 Cd alto anoacutemalo 10 ppm

2 Pb alto anoacutemalo 500 ppm

3 Testigo (blanco)

solucioacuten nutritiva de Hoagland MP



en zonas expuestas a la contaminacioacuten antroacute-pica como la mineriacutea o la explotacioacuten de cru-do (Saacutenchez et al 2007) ha permitido no soacutelo definir sus particularidades estructurales sino comprender los procesos de bloqueo de las fun-ciones vitales de esta pastura de troacutepico bajo y

sus canales de interconexioacuten como los de Ca2+ y la bioacumulacioacuten y eliminacioacuten de estos con-taminantes En la tabla 2 se describe la escala de reacciones crecientes por toxicidad de me-tales pesados y la reaccioacuten de la pastura ante el estreacutes abioacutetico

Estadio Denotacioacuten Descripcioacuten Marcador de dantildeo

Reaccioacuten de la Planta ante el metal pesado

Situacioacuten de respuesta de la planta

1 SD Sin dantildeo

Sin dantildeo (SD) el tejido se encuentra apa-rentemente sano sin deterioro en ambos limbos foliares las raiacuteces estaacuten turgentes abundantes y de color blanco o cremoso

T Tolerante

Tolerante (T) La planta es resistente ante la presencia del metal pesado en sus tejidos aun-que lo esteacute bioacumulando posiblemente en las raiacuteces o en estructuras aeacutereas bajas

2 Dantildeo Leve Dantildeo leve (DL) Las hojas muestran lige-ras quemaduras en las puntas sin peacuterdida severa del color verde las raiacuteces poco abundantes color pardo La planta puede recuperarse

(LR) Ligeramente Tolerante

Ligeramente tolerante (LT) La planta puede llegar a tener contacto con el metal pesado lo puede absorber transportarlo y concentrarlo en sus tejidos manifestar toxicidad de leve a muy leve y raacutepidamente recuperarse ante el estreacutes del xenobioacutetico eliminaacutendolo por exclusioacuten

3 DM Dantildeo

moderado

Dantildeo moderado (DM) Las hojas pierden turgencia puede presentarse una ligera clorosis Entre un 25 y 50 de las raiacuteces no son funcionales su color es pardo rojizo muy intenso La planta puede recuperarse

(MR) Moderada-mente tolerante

Moderadamente tolerante (MT) La planta tolera cierto grado de acumulacioacuten y dantildeo vi-sible manifestando una apariencia de disturbio toacutexico temporal Los puntos de crecimiento vegetativo no se afectan presentando recupe-racioacuten durante el crecimiento ulterior a la in-toxicacioacuten por el metal pesado Sin embargo la bioacumulacioacuten y la bioconcentracioacuten pue-den llegar a ser altas pero sin manifestacioacuten de dantildeo total

4 DS Dantildeo severo

Dantildeo severo (DS) Hay una clorosis ge-neralizada en las hojas crecimiento di-latado en las hojas nuevas A su vez las hojas joacutevenes aparecen enrolladas Las hojas tambieacuten pueden dar un aspecto de estar quebradizas o arrugadas En algunas hojas pueden aparecer estriacuteas o un cribado sobre las nervaduras Las puntas aparecen quemadas Se puede presentar una necro-sis prematura sobre las hojas bajeras Las raiacuteces han perdido maacutes del 50 de su fun-cionalidad puede perderse entre 25 Y 50 de raiacuteces por necrosis avanzada con coloracioacuten rojiza o marroacuten intensa

(S) Susceptible Susceptible (S) La planta es muy susceptible ante la presencia del metal pesado no es capaz de reproducir nuevo tejido sin siacutentomas de toxi-cidad como clorosis cribados Los tejidos nue-vos pierden turgencia Por la bioacumulacioacuten o bioconcentracioacuten la planta transpira y no hace fotosiacutentesis Se detiene el crecimiento aeacutereo

5 DE Dantildeo extremo

Dantildeo extremo (DE) Ocurre la muerte par-cia o total de la planta Presentando peacuterdida de turgencia seguida de necrosis seca en te-jidos de hoja y de tallo en algunos casos con doblado de hojas y muerte de la hoja bande-ra Peacuterdida total de las raiacuteces hasta un 100 La planta definitivamente muere al perder su capacidad fotosinteacutetica y su sistema de transporte de nutrientes

(MS) Muy susceptible

Muy susceptible (MS) La planta es muy sus-ceptible ante la presencia del metal pesado mos-trando sensibilidad temprana ante el toacutexico Ocu-rre muerte temprana ante el metal pesado

Tabla 2 Escala de Estadios crecientes por toxicidad de metales pesados Cadmio y Plomo en Brachiaria arrecta (Hack ex T Durand amp Schinz) (Pelaacuteez 2014)



Figura 1 Aspectos generales del efecto macro de los tratamientos con cadmio y plomo en relacioacuten al testigo en pasturas de B arrecta

Figura 2 Siacutentomas macros de toxicidad con plomo y cadmio en hojas de B arrecta en relacioacuten al testigo a1 hoja testigo a2 Corte transversal en la hoja testigo b1 hoja intoxicada con plomo 500 ppm b2 Corte transversal en la hoja tratada con plomo c1 hoja intoxicada con cadmio 10 ppm c2 Corte transversal en la hoja tratada con cadmio

Figura 3 Siacutentomas macros de toxicidad por plomo y cadmio en tallos de B arrecta en relacioacuten al testigo a1 tallo testigo a2 Corte transversal en el tallo testigo b1 tallo intoxicado con plomo 500 ppm b2 Corte transversal en el tallo tratada con plomo c1 tallo intoxicado con cadmio 10 ppm c2 Corte transversal en el tallo tratado con cadmio

Figura 4 Siacutentomas macros de toxicidad por plomo y cadmio en raiacuteces de B arrecta en relacioacuten al testigo a1 raiacutez testigo a2 Corte transversal en raiacutez testigo b1 raiacutez intoxicada con plomo 500 ppm b2 Corte transversal en raiacutez tratada con plomo c1 raiacutez intoxicada con cadmio 10 ppm c2 Corte transversal en raiacutez tratada con cadmio

a1 b1 c1



Se encontroacute el efecto deleteacutereo de eacutestos metales utilizados como dopaje en las sales que conteniacutean los metales pesados Cd2+ a 10 ppm y para Pb2+de 500 ppm los cuales tienen un incremento que rebasa los liacutemites maacuteximos permisibles por la Norma Internacional para Alimentos Animales para pasturas o forrajes no existen dichos liacutemites (DOCE 2001) Ademaacutes se buscoacute relacionar los dantildeos fitotoacutexicos asociados a los dantildeo de tejido ultraestructural (Fig 2 3 y 4) La teacutecnica de microscopia de luz de alta resolucioacuten (MLAR) demostroacute ser efectiva en los bioensayos en cultivo hidropoacutenico maacutes el dopaje para evaluar ambos detrimentos en la pastura tropical

El plomo y el cadmio son minerales que existen naturalmente en la corteza terrestre ademaacutes de que la agricultura y sobre todo las industrias como las explotaciones mineras (legal o ilegal) y las petroleras los han diseminado a traveacutes del medio ambiente de muchas maneras for-mando compuestos como los oacutexidos de plomo el tetraetilo de plomo el sulfuro de cadmio entre otros Para el caso del plomo eacuteste pue-de entrar al ambiente a traveacutes de liberaciones desde minas de plomo y otros metales desde faacutebricas que lo manufacturan por aleaciones o compuestos de plomo Las plantas de B arrecta utilizadas en estos bioensayos crecen en estos ambientes donde es liberado al aire cuando es quemado el petroacuteleo en campos aledantildeos a la estatal petrolera ECOPETROL en el Magdale-na Medio Colombiano de donde se tomoacute eacutestas pasturas que mostraron fitotoxicidad debido al estreacutes (Pelaacuteez et al 2014) Otra posible cau-sa de la presencia de plomo en estos suelos es que en el pasado reciente se utilizoacute plomo en la gasolina lo cual es un contaminante la-tente presentando los niveles maacutes elevados de plomo que se encuentran cerca de carreteras de estos complejos petroliacuteferos (Nastar 2012) En

el caso del cadmio las viacuteas naturales y antropo-geacutenicas se reflejan en las emisiones industriales presentes en estas zonas y de la aplicacioacuten de fertilizantes y de las aguas superficiales con las que riegan eacutestos cultivos (Cheng et al 2001)

Los bioensayos en invernadero mostraron que el sistema hidropoacutenico con la solucioacuten nutriti-va de Hoagland maacutes los tratamientos con las sales de CdCl2 y Pb(NO3)2 fueron efectivos con estas altas concentraciones de cadmio y plo-mo y que pueden provocar efectos citotoacutexicos que se manifiestan por la deformacioacuten de las paredes celulares de las ceacutelulas del cortex y en la endodermis de la raiacutez posiblemente a que eacuteste metal no es un elemento esencial para eacutes-tas plantas y que cuando este ioacuten se pone en contacto con aire huacutemedo o agua la reactivi-dad aumenta en la superficie del plomo for-maacutendose por consiguiente una pequentildea capa de oacutexido de plomo (PbO) en presencia de oxiacute-geno y agua y este se convierte en hidroacutexido de plomo (Pb(OH)2) siendo asiacute absorbido por las raiacuteces de la planta causando estreacutes ioacutenico debido a su elevado iacutendice de covalencia don-de el catioacuten libre Pb2+ suele ser la forma maacutes fi-totoacutexica (Siegel 2002) Seguacuten Davies (1995) los factores que contribuyen a una elevada tasa de bioacumulacioacuten de eacuteste metal en las raiacuteces son la capacidad de intercambio catioacutenico en el suelo y en la planta la superficie de la raiacutez (Barceloacute et al 2003) los exudados radicales la micorrizacioacuten y al tasa de transpiracioacuten (Marschner et al 1996) lo cual se cumple para eacutesta investigacioacuten justifi-cado en las condiciones ambientales fueron de temperaturas altas con una media humedad re-lativa la cual se vio compensada por el sistema de hidroponiacutea

La retencioacuten del plomo en las raiacuteces se funda-menta en la unioacuten de Pb2+ hacia iones con sitios intercambiables sobre la pared celular formando



depoacutesitos en la misma por consiguiente ocurre una precipitacioacuten extracelular a la forma de car-bonato de plomo Autores como Jarvis y Leung (2002) mencionan que el plomo se bioacumu-la mayormente en las raiacuteces de las plantas maacutes que en otra parte debido a que el ion Pb2+ se une fuertemente a los grupos carboxilo del aacuteci-do galacturoacutenico y al propio galacturoacutenico que estaacute presente en las paredes celulares y que res-tringe su transporte viacutea apoplasto Espinoza et al (2013) afirman que las plantas en general pueden absorber del suelo altos niveles de plomo hasta 500 ppm que fue la concentracioacuten utilizada en el dopaje para esta investigacioacuten mostrando dantildeo fitotoacutexico y citotoacutexico lo que induce retardo en el crecimiento de la planta e inclusive la muerte en algunos casos como se vio en la descripcioacuten de siacutentomas crecientes (Tab 2)

Huang y Cunnigham (1996) encontraron que cuando el plomo es transportado desde el suelo hacia las ceacutelulas de la raiacuteces traspasa la membrana plasmaacutetica de la epidermis y el cotex en las raiacuteces Huang et al (1994) mencionan que este fenoacutemeno quizaacutes se deba a que el plomo se transporta por la membrana plasmaacutetica mediante canales catioacutenicos como los del Calcio estos investigadores han caracterizado la funcionalidad de los canales de Ca+2en trigo y maiacutez midiendo el voltaje por la dinaacutemica de la actividad semipermeable de la membrana de la raiacutez Huang y Cunningham (1996) mencionan que ocurre inhibicioacuten de los canales de Ca+2 por Pb2+debido a un bloqueo del canal por el Pb2+ por competencia del Pb2+ a traveacutes de Ca2+ Ahora al estar bloqueados los canales de calcio se presentara apoptosis o muerte celular como lo que se manifestoacute en el presente trabajo de investigacioacuten

En las hojas los dantildeos fueron notorios para am-bos metales sobre todo en el pareacutenquima asimi-lador o clorofilico y en la deformacioacuten de paredes

de la epidermis tanto en haz como enveacutes (Ernst et al 1992) esto conlleva a que se presente por consiguiente limitacioacuten en la siacutentesis clorofiacutelica destacaacutendose las plantas hiperacumuladoras que pueden vivir en ambientes con altas concen-traciones de nutrientes y agentes toacutexicos por lo que se utilizan procesos de fitorremediacioacuten

En los tallos aparecieron deformaciones de las ceacutelulas del pareacutenquima de relleno esto se presen-toacute probablemente por la intensa acumulacioacuten de plomo (Seregin e Ivanov 1997) Seguacuten Verma y Dubey (2003) este metal se mueve predominan-temente dentro del apoplasto de la raiacutez en una forma radial a traveacutes del cortex y se acumula proacutexima a la endodermis en la banda de Caspa-ri donde forma por consiguiente una contencioacuten tenue para que el plomo se movilice desde la raiacutez hacia las partes aeacutereas resultado por consiguien-te alteracioacuten de los procesos fotosinteacuteticos en el follaje Yllanes et al (2014) con bioensayos en plantas de maiacutez confirmo que existe inhibicioacuten en la tasa fotosinteacutetica a consecuencia de conlle-var a un menor requerimiento de biosiacutentesis de clorofila que para el caso del estreacutes con plomo en le vegetal ocasiona una disfuncioacuten en la ab-sorcioacuten de algunos elementos esenciales como el magnesio o sustituye a este elemento en cada moleacutecula de clorofila

CONCLUSIONES

Los metales pesados Cadmio y Plomo resultaron toacutexicos sobre las plantas de Brachiaria arrecta lo cual se traduce en alteraciones de caracteriacutesticas morfoanaacutetomicas se aprecia en deformaciones de tejidos en raiacuteces tallos y hojas por consiguiente este estreacutes metaliacutefero suprime funciones baacutesicas en esta planta como la nutricioacuten el transporte de nutrientes esenciales y fotosiacutentesis la divisioacuten celular y el crecimiento de los tejidos fundamentales



La toxicidad ioacutenica con estos metales causoacute dantildeo evidente en la ultraestructura de las raiacuteces lo que afecto los mecanismos especiacuteficos de la nu-tricioacuten vegetal en funcioacuten de absorber trans-locar y acumular nutrientes necesarios para su metabolismo por consiguiente las adaptacio-nes especiacuteficas de estas poaceas frente al estreacutes metaliacutefero no presento los mecanismos de re-sistencia que redujeran la entrada en la planta de estos patoacutegenos toacutexicos o una vez absorbi-dos permiten su almacenamiento en lugares no perjudiciales para las ceacutelulas

Se encontroacute que las ceacutelulas son sensibles al dantildeo de Cd2+ y Pb2+ por su estrecha relacioacuten interde-pendiente con otros cationes divalentes lo que afecta por consiguiente las zonas cercanas a la endodermis en los tallos en las ceacutelulas de relleno y en las hojas en el pareacutenquima clorofiacutelico Por lo anterior las plantas expuestas a este tipo de estreacutes abioacutetico redujeron su crecimiento princi-palmente por el bloqueo del Pb2+ y Cd2+ hacia los canales principalmente los transportadores de Ca2+ componente fundamental de las paredes ce-lulares de las raiacuteces ya que este catioacuten se necesita para mantener la integridad de las membranas y el correcto funcionamiento del transporte selec-tivo de iones en condiciones miacutenimas al existir bloqueo de elementos nutritivos y paso de meta-les pesados sin funcioacuten bioloacutegica genera disfun-ciones que pueden conducir a una senescencia acelerada de las partes aeacutereas como el tallo y las hojas y conllevar por consiguiente a una muerte de hojas maduras y joacutevenes como se describioacute en el cuadro de siacutentomas crecientes

AGRADECIMIENTOS

Al banco de anteproyectos de investigacioacuten cientiacutefica o tecnoloacutegica de COLCIENCIAS con-vocatoria 503-2010 (COLCIENCIAS) por la confianza suministrada a los investigadores y

todo el personal auxiliar de las universidades de Pamplona y Nacional de Colombia por el apoyo prestado

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de relleno cuando ocurre bioacumulacioacuten intensa de plomo Estos resultados sugieren que la bioconcentracioacuten en los tejidos vegetales ocasiona trastornos histoloacutegicos que pueden involucrar una red troacutefica y por consiguiente consecuencias en la Salud Puacuteblica

Palabras clave Estreacutes abioacutetico metales pesados pasturas tropicales Poaacuteceas contaminacioacuten antroacutepica

ABSTRACT

Physiopathologies in Brachiaria arrecta exposed to toxic contents of cadmium and lead were evaluatedin healthy 20-day old seedlings under hydroponic growth in the greenhouse of the Universidad Nacional of Colombia at Palmira The study aimed to describe increasing symptoms due to poisoning through the design of a rating scale of increasing damage In addition histological changes in roots stems and leaves were evaluated by high resolution light microscopy (HLRM) In this regard the plant material was subjected to abiotic stress treatments with CdCl2 salts at 10 ppm concentration and Pb (NO3)2 salts at 500 ppm The main results showed greater deterioration in roots stems and leaves when plants were exposed to lead rather than cadmium Extreme deformities were observed in cell walls of cortex cells and in the endodermis of the root Leaf damage was notorious for both metals especially in the chlorophyll parenchyma and in the deformity of epidermal walls of the adaxial and abaxial sides of the leaf Deformities in the stems appeared in parenchymal filler cells with intense lead bioaccumulation These results suggest that bioconcentration in plant tissues causes histological disorders which may involve a food web therefore impacting on public health

Keywords abiotic stress heavy metals tropical pastures grasses anthropogenic pollution

INTRODUCCIOacuteN

La epidemiologiacutea agriacutecola ha demostrado una estrecha analogiacutea entre los factores de riesgo ambiental y predisposicioacuten a enfermedad en una poblacioacuten vegetal por un estreacutes abioacutetico (Porta 2008) entre estos la presencia de un metal pesado sin funcionalidad bioloacutegica y que altera la fisiologiacutea de la planta y que tiene consecuencias sobre la morbilidad en razoacuten de la casuiacutestica de los procesos de salud en los agroecosistemas (endemismos multiplex) (Bhopal 2008) En tal sentido la misma epidemiologiacutea puede extenderse al estudio y

cuantificacioacuten de la presencia y efectos de eacutestos factores de predisposicioacuten a epidemias en una poblacioacuten vegetal y sus repercusiones sobre las redes troacuteficas y la salud puacuteblica en programas de vigilancia epidemioloacutegica definida como un servicio de importancia cuyo fin sea decidir con bases objetivas o cientiacuteficas sobre acciones en el tiempo a fin de controlar o prevenir un problema de salud evidente (Romero et al 2007)

Las poblaciones vegetales de Brachiaria spp han sido mejoradas y liberadas por los sistemas de disciplinas de mejoramiento geneacutetico de centros de investigacioacuten tanto nacionales como



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tÓxidad de cadmio y plomo en pasto tanner … · es de gran importancia debido a su propiedad ......

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