Lead toxicity in plants Translated title: Toxicidade de chumbo em plantas

Abstract

Contamination of soils by heavy metals is of widespread occurrence as a result of human, agricultural and industrial activities. Among heavy metals, lead is a potential pollutant that readily accumulates in soils and sediments. Although lead is not an essential element for plants, it gets easily absorbed and accumulated in different plant parts. Uptake of Pb in plants is regulated by pH, particle size and cation exchange capacity of the soils as well as by root exudation and other physico-chemical parameters. Excess Pb causes a number of toxicity symptoms in plants e.g. stunted growth, chlorosis and blackening of root system. Pb inhibits photosynthesis, upsets mineral nutrition and water balance, changes hormonal status and affects membrane structure and permeability. This review addresses various morphological, physiological and biochemical effects of Pb toxicity and also strategies adopted by plants for Pb-detoxification and developing tolerance to Pb. Mechanisms of Pb-detoxification include sequestration of Pb in the vacuole, phytochelatin synthesis and binding to glutathione and aminoacids etc. Pb tolerance is associated with the capacity of plants to restrict Pb to the cell walls, synthesis of osmolytes and activation of antioxidant defense system. Remediation of soils contaminated with Pb using phytoremediation and rhizofiltration technologies appear to have great potential for cleaning of Pb-contaminated soils.

Translated abstract

A contaminação de solos por metais pesados é de ocorrência generalizada como resultado das atividades humana, agrícola e industrial. Entre os metais pesados, o chumbo (Pb) é um poluente potencial que, prontamente, se acumula nos solos e sedimentos. Apesar de não ser um elemento essencial para as plantas, é facilmente absorvido e acumulado em diferentes partes delas. A absorção de Pb é regulada pelo pH, tamanho de partículas e capacidade de troca de cátions dos solos, assim como pela exsudação e outros parâmetros físicoquímicos. Excesso de Pb causa vários sintomas de toxicidade em plantas, por exemplo: redução de crescimento, clorose e escurecimento do sistema radicular. Pb inibe a fotossíntese, altera a nutrição mineral e o balanço hídrico, modifica o estado hormonal e afeta a estrutura e permeabilidade da membrana. Esta revisão aborda vários efeitos morfológicos, fisiológicos e bioquímicos da toxicidade de Pb e também as estratégias adotadas pelas plantas para a destoxificação e o desenvolvimento de tolerância ao Pb. Mecanismos de destoxificação ao Pb incluem o seqüestro de Pb no vacúolo, síntese de fitoquelatinas e o acoplamento a glutationa e aminoácidos, etc. A tolerância ao Pb está associada à capacidade das plantas a restringir o metal à parede celular, síntese de osmólitos, e ativação do sistema antioxidante de defesa. Remediação de solos contaminados com Pb usando as tecnologias de fitorremediação e rizofiltração parecem ter grande potencial para a limpeza de solos contaminados com esse metal pesado.