Efecto del Cd disuelto en agua en la germinación de semillas y el crecimiento de plántulas de Agave lechiguilla provenientes de zonas con diferente nivel de contaminación por metales

Abstract

"En el Altiplano Potosino hay regiones con alta acumulación de metale pesados en sus suelos debido a la actividad minera (e.g. Villa de la Paz, S.L.P.) la cual genera grandes desechos de escoria con alto contenido de Cu, Cd, Cr, Pb y Zn, y metaloides como As. Existen plantas con la capacidad de tolerar estos metales, llamadas “hiperacumuladoras”. En Villa de la Paz, S.L.P., se encuentran varias especies de este tipo, siendo una de las más comunes la lechuguilla (Agave lechuguilla). Sin embargo, se desconoce si son tolerantes a metales pesados en etapas iniciales de desarrollo, como son la germinación y el crecimiento de plántulas. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de distintas concentraciones de cadmio, uno de los metales pesados más comunes en la zona minera de Villa de la Paz. Se colectaron semillas de Agave lechuguilla en dos municipios potosinos, Villa de la Paz (lugar muy contaminado por metales pesados) y Villa de Zaragoza (poco contaminado). Se caracterizaron física y químicamente las semillas antes de haber estado en contacto con cadmio, mediante espectroscopía infrarroja con transformada de furrier (FTIR), y por espectrofotómetro de emisión atómica por plasma inductivamente acoplado (ICP). Después se realizaron experimentos de germinación con diferentes concentraciones de cadmio disuelto en agua: 0, 1, 10, 20, 40, 60, 80 y 100 ppm. Las variables de respuesta evaluadas fueron el porcentaje de germinación, biomasa, la longitud de la radícula, la eficiencia cuántica del fotosistema II, la expresión del gen de la Metalotioneína (MT) y el daño estructural del meristemo. También se realizó la caracterización química de las plántulas de todos los tratamientos evaluados. Los estudios realizados nos informan que las semillas colectadas de Villa de la Paz presentaron mayor concentración de Al, Cd, Cu y Zn en sus tejidos, en comparación con las provenientes de Villa de Zaragoza, mientras que el análisis químico del suelo de Villa de Zaragoza muestra que la concentración por metales pesados fue casi nula. Además, las semillas de Villa de la Paz presentan menor viabilidad que las de Villa de Zaragoza. Las variables de respuesta afectadas en ambos sitios son el cadmio acumulado en las plántulas, el porcentaje de germinación y el peso seco de las semillas, mientras que la eficiencia cuántica del fotosistema II y la longitud de las radículas no fueron significativamente afectados por los tratamientos."

"In the semiarid highlands there are or exist regions with high accumulation of heavy metals in soils due to mining activity (eg Villa de la Paz, SLP), which generates large waste slag with high content of Cu, Cd, Cr, Pb and Zn, and metalloids such as As. There are plants that have the ability to tolerate these metals, known as "hyperaccumulators". In Villa de la Paz, SLP, there are several species of this type, one of the most common is lechuguilla (Agave lechuguilla). However, it is unknown if this specie is tolerant to heavy metals in early stages of development such as germination and seedling growth. The purpose of this study was to evaluate the effect of different concentrations of cadmium, one of the most common heavy metals in the mining area of Villa de la Paz, on lechuguilla seeds and seedlings from areas with different pollution levels. Agave lechuguilla seeds were collected in two municipalities of San Luis, Villa de la Paz (place heavily contaminated by heavy metals) and Villa de Zaragoza (slightly polluted). Seeds were physically and chemically characterized before been in contact with cadmium, by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and inductively coupled plasma (ICP). Following the characterization of germination, experiments were conducted with different concentrations of cadmium in water: 0, 1, 10, 20, 40, 60, 80 and 100 ppm. The variables evaluated were the percentage of germination, seedling dry weight, length of radicle, the quantum efficiency of photosystem II, the gene expression of metallothionein (MT) and structural damage of the meristem. The chemical characterization of the seedlings of all treatments was also performed. Analyses showed that the seeds collected from Villa de la Paz have a higher concentration of Al, Cd, Cu and Zn in their tissues than those from Villa de Zaragoza, because the soil of Villa de la Paz is contaminated with high levels of heavy metals resulting from mining activities in the area, while the soil chemical analysis of Villa de Zaragoza showed that the heavy metals concentration was almost zero. In addition, the seeds of Villa de la Paz have lower viability than thoseof Villa de Zaragoza, because the first ones were collected from plants exposed to high concentrations of heavy metals for many years."