Characterization of physiological and biochemical responses of Dolichos lablab L. to cadmium

Um dos grandes problemas de poluição ambiental é a contaminação do solo e corpos d¿água com metais pesados. Alguns desses elementos não possuem funções metabólicas e são extremamente tóxicos podendo levar o organismo à morte. Com o aumento de atividades industriais e o manejo inapropriado de resíduos que contenham esses elementos, a quantidade e disponibilidade de metais pesados no solo aumentam consideravelmente assim, se tornando um problema sério. O cádmio (Cd) é um metal pesado que não possui função metabólica e é altamente tóxico. Técnicas de engenharia para remediação de solos contaminados por metal pesado são utilizadas, mas geralmente trazem outros impactos ao meio ambiente. Assim, a fitorremediação é uma técnica que utiliza plantas para remediar solos contaminados com metais pesados, utilizando a capacidade de absorção e acumulação do elemento em tecidos vegetais, dessa forma sendo caracterizada como uma opção ambientalmente adequada. No entanto, poucas plantas que produzem altas quantidades de biomassa têm sido estudadas para utilização nessa fitotecnologia. Dessa maneira, esse estudo buscou caracterizar a resposta de Dolichos lablab L. ao Cd, uma leguminosa forrageira tolerante aos estresses por salinidade e seca. Realizamos a avaliação do potencial fitorremediador para solos contaminados com Cd, a caracterização da resposta da via antioxidativa enzimática e perfil proteico. Observamos que Dolichos lablab L. pode ser utilizada como fitoestabilizadora de Cd em solos cujo grau de contaminação seja moderado, até 5 mg kg-1; observamos, também, que a resposta do sistema antioxidante é tecido específica, sendo a resposta radicular mais eficiente que a resposta foliar; por meio da análise do proteoma de Dolichos lablab L. expostas ao Cd, observamos que enzimas envolvidas no metabolismo de carboidratos e metabolismo energético são, frequentemente moduladas positivamente e proteínas relacionadas à resposta a estresses abióticos diversos são induzidas tanto em raízes quanto em folhas.One of the major problems of environmental pollution is the contamination of soil and water bodies with heavy metals. Some of these elements do not have metabolic functions and are extremely toxic and can lead organisms to death. With the increase of industrial activities and inappropriate management of waste containing these elements, the amount and availability of heavy metals in the soil greatly increased, thus becoming a serious problem. Cadmium (Cd) is a heavy metal that has no metabolic function and is highly toxic. Engineering techniques for remediate heavy metals contaminated soils are used, but usually bring other environmental impacts. Thus, phytoremediation is a technique that uses plants for remediating heavy metals contaminated soil, using the plant ability to uptake and accumulate the toxic element in plant tissues, thus being characterized as an environmentally friendly option. However, few plants that produce high amounts of biomass have been studied to be used in this phytotechnology. Thus, this study aimed to characterize the response of Dolichos lablab L. to Cd, a leguminous plant used as forage that is tolerant salt and drought stresses. We performed the evaluation of the potential use for phytoremediation of Cd-contaminated soil, the characterization of the antioxidant pathway response and protein profile. We observed that Dolichos lablab L. can be used for Cd phytoestabilization in soils with a moderate degree of contamination, up to 5 mg kg-1; we also observed that the enzymatic antioxidant response is tissue specific, being root response more efficient than that of foliar; by the proteome analysis of Dolichos lablab L. under Cd stress, we observed that enzymes related to carbohydrate and energetic metabolisms are, frequently, up regulated and that proteins related to abiotic stress response are up regulated in both roots and leaves