Cytogenetic responses of Allium cepa L. after exposure to contaminated pond waters

Biomarkers may refer to certain changes in living cells induced by environmental contaminants. To assess these, plants act as excellent systems for genetic tests as they are sensitive to pollutants. Therefore, the present study aimed to evaluate a coastal pond (Brazil) used for fishing and recreation, but also affected by several environmental impacts. Three sampling stations were established around the pond to collect water during the rainy and a post-rainy period. The A. cepa test was conducted using seeds exposed to water samples and controls. Slides of root meristems were prepared using the Feulgen method and analyzed to calculate the mitotic index, the rate of chromosomal aberrations and the frequency of micronuclei. Statistical analysis was performed using ANOVA followed by the Tukey or Bonferroni test (p <0.05). The results showed significant changes in the mitotic index, chromosomal aberrations and frequency of micronuclei when compared to the negative control. Among the aberrations observed, C-metaphase, chromosomal breaks, nuclear buds and chromosomal losses showed significant values. In addition, it was observed that the rate of chromosomal aberrations during the rainy period was superior to that in the post-rainy period. These results may be associated with the presence of potentially toxic compounds such as aluminum and cadmium, although the pond presents a good water quality index. Therefore, we suggest a combination of more sensitive methods, such as the Allium cepa test, with traditional systems of surveillance and monitoring of aquatic environments.(Respostas citogenéticas de Allium cepa L. após exposição às águas contaminada de uma lagoa). Biomarcadores podem se referir a certas mudanças em células vivas por contaminantes ambientais. Para a avaliação destes, as plantas atuam como ótimos sistemas testes genéticos sensíveis aos poluentes. Portanto, o presente estudo teve como objetivo avaliar uma lagoa utilizada para a pesca e recreação, mas também submetida a vários impactos ambientais. Foram definidas três estações amostrais ao longo da lagoa para a coleta de água durante períodos de chuva e pós-chuva. O teste do A. cepa foi realizado por meio de sementes expostas às amostras de água e controles. Lâminas dos meristemas das raízes foram montadas pelo método de Feulgen e analisadas para calcular o índice mitótico, a frequência de aberrações cromossômicas e a frequência de micronúcleos.  Análise estatística foi realizada utilizando ANOVA seguida de Tukey e teste de Bonferroni (p <0.05). Os resultados demonstraram alterações significativas nos índices mitótico, de aberrações cromossómicas e na frequência de micronúcleos quando comparado ao controle negativo. Entre as aberrações observadas, C-metáfase, quebras cromossômicas, brotos nucleares e perdas cromossômicas apresentaram valores significativos. Além disso, observou-se que a taxa de aberrações cromossómicas durante o período de chuva foi superior ao período pós-chuva. Estes resultados podem estar associados à presença de compostos potencialmente tóxicos, tais como o alumínio e cádmio que foram quantificados em estudo pretérito, embora a lagoa apresente índice de qualidade de água de boa / regular. Portanto, sugerimos a combinação de métodos mais sensíveis, tais como teste de Allium cepa, aos tradicionais métodos de fiscalização e monitoramento de ambientes aquáticos

Matching pollution with adaptive changes in mangrove plants by multivariate statistics. A case study, Rhizophora mangle from four neotropical mangroves in Brazil

Roots of mangrove trees have an important role in depurating water and sediments by retaining metals that may accumulate in different plant tissues, affecting physiological processes and anatomy. The present study aimed to evaluate adaptive changes in root of Rhizophora mangle in response to different levels of chemical elements (metals/metalloids) in interstitial water and sediments from four neotropical mangroves in Brazil. What sets this study apart from other studies is that we not only investigate adaptive modifications in R. mangle but also changes in environments where this plant grows, evaluating correspondence between physical, chemical and biological issues by a combined set of multivariate statistical methods (pattern recognition). Thus, we looked to match changes in the environment with adaptations in plants. Multivariate statistics highlighted that the lignified periderm and the air gaps are directly related to the environmental contamination. Current results provide new evidences of root anatomical strategies to deal with contaminated environments. Multivariate statistics greatly contributes to extrapolate results from complex data matrixes obtained when analyzing environmental issues, pointing out parameters involved in environmental changes and also evidencing the adaptive response of the exposed biota. © 2014 Elsevier Ltd.Fil: Souza, Iara da Costa. Universidade Federal do São Carlos; BrasilFil: Morozesk, Mariana. Universidade Federal do Espírito Santo; BrasilFil: Duarte, Ian Drumond. Universidade Federal do Espírito Santo; BrasilFil: Bonomo, Marina Marques. Universidade Federal do Espírito Santo; BrasilFil: Rocha, Lívia Dorsch. Universidade Federal do Espírito Santo; BrasilFil: Furlan, Larissa Maria. Universidade Federal do Espírito Santo; BrasilFil: Arrivabene, Hiulana Pereira. Universidade Federal do Espírito Santo; BrasilFil: Monferran, Magdalena Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos Córdoba; ArgentinaFil: Matsumoto, Silvia Tamie. Universidade Federal do Espírito Santo; BrasilFil: Milanez, Camilla Rozindo Dias. Universidade Federal do Espírito Santo; BrasilFil: Wunderlin, Daniel Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos Córdoba; ArgentinaFil: Fernandes, Marisa Narciso. Universidade Federal do São Carlos; Brasi

Ácidos húmicos extraídos do lodo de esgoto sanitário e seus efeitos em plantas

O lodo de esgoto possui alto teor de matéria orgânica porém, também estão presentes diferentes poluentes e patógenos. Desta forma, neste trabalho foi extraído ácido húmico (AH) o qual é um composto resultante do fracionamento de substâncias húmicas que compreendem um grupo de compostos de carbono gerados na decomposição de resíduos orgânicos que sofrem ressíntese formando o húmus. O ácido húmico promove diversos benefícios nos vegetais, como crescimento, elongação celular, tolerância a estresses e aumento da permeabilidade da membrana plasmática. Com base nestas características, o presente trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos citogenéticos (ensaio Allium cepa), fisiológicos, anatômicos e bioquímicos do ácido húmico do lodo de esgoto sanitário. Foi realizada caracterização elementar do material para a definição das doses. Após 20 dias de tratamento, foram realizadas coletas do material e, posteriormente, analisadas. A caracterização química do AH indicou-o como bom condicionador para culturas apresentando elevadas taxas de C, H e N. Não foi observado efeito de toxicidade, citotoxicidade, genotoxicidade e mutagenicidade do AH. Foi verificado aumento expressivo de todos os pigmentos fotossintéticos vegetais nas concentrações mais altas (2 mM C L-1 e 4 mM C L-1). Houve aumento da expressão da ATPAse em todos os tratamentos e das enzimas do estresse oxidativo (CAT, SOD, APX, GST) em diferentes concentrações. A integração destas análises permitiu concluir que o ácido húmico do lodo de esgoto pode ser utilizado como adubo orgânico, pois foi observado benefícios no vegetal tais como maior crescimento vegetal e aumento da atividade nas enzimas do estresse oxidativo.The final disposal of sewage sludge has been presented as an environmental and public health problem. The sewage sludge is rich in organic matter but it also presents pollutants and pathogens. Thus, this work was extracted humic acid (HA) which is a compound resulting from the fractionation of humic substances that comprises a carbon group generated by the decomposition of organic waste that suffer resynthesis forming humus. Humic acid promotes many benefits in plants, such as growth cell elongation, stress tolerance, increased plasma membrane permeability. Based on these features, the present study aimed to evaluate the cytogenetic effects (Allium cepa test), physiological and biochemical in Oryza sativa culture treated with differents concentrations of humic acids derived from sewage sludge. Elemental characterization of HA was performed to define the doses (0,5; 1, 2 e 4 mM C L-1). After 20 days of treatment, samples of the material were taken and subsequently analyzed. The chemical characterization of HA indicated it as a good conditioner for cultures showing high rates of Carbon, Hydrogen and Nitrogen. No effect of toxicity, cytotoxicity, genotoxicity and mutagenicity of HA was observed. The results have shown significant increase of plant photosynthetic pigments on higher concentrations (2 mM C L-1 and 4 mM C L-1). In general the higher concentrations have presented more growth. Futhermore, there was an increase of ATPase expression in all treatments. And enzymes of oxidative stress increased relatively in differents concentrations. By the integration of these analyzes it was possible conclude that the humic acid from sewage sludge can be used as organic fertilizer as observed by the plant benefits showed in this work. Moreover, HA offers a good alternative for the disposal of sewage sludge residue, recycling the organic matter

Cytogenetic responses of Allium cepa L. after exposure to contaminated pond waters

Biomarkers may refer to certain changes in living cells induced by environmental contaminants. To assess these, plants act as excellent systems for genetic tests as they are sensitive to pollutants. Therefore, the present study aimed to evaluate a coastal pond (Brazil) used for fishing and recreation, but also affected by several environmental impacts. Three sampling stations were established around the pond to collect water during the rainy and a post-rainy period. The A. cepa test was conducted using seeds exposed to water samples and controls. Slides of root meristems were prepared using the Feulgen method and analyzed to calculate the mitotic index, the rate of chromosomal aberrations and the frequency of micronuclei. Statistical analysis was performed using ANOVA followed by the Tukey or Bonferroni test (p <0.05). The results showed significant changes in the mitotic index, chromosomal aberrations and frequency of micronuclei when compared to the negative control. Among the aberrations observed, C-metaphase, chromosomal breaks, nuclear buds and chromosomal losses showed significant values. In addition, it was observed that the rate of chromosomal aberrations during the rainy period was superior to that in the post-rainy period. These results may be associated with the presence of potentially toxic compounds such as aluminum and cadmium, although the pond presents a good water quality index. Therefore, we suggest a combination of more sensitive methods, such as the Allium cepa test, with traditional systems of surveillance and monitoring of aquatic environments.(Respostas citogenéticas de Allium cepa L. após exposição às águas contaminada de uma lagoa). Biomarcadores podem se referir a certas mudanças em células vivas por contaminantes ambientais. Para a avaliação destes, as plantas atuam como ótimos sistemas testes genéticos sensíveis aos poluentes. Portanto, o presente estudo teve como objetivo avaliar uma lagoa utilizada para a pesca e recreação, mas também submetida a vários impactos ambientais. Foram definidas três estações amostrais ao longo da lagoa para a coleta de água durante períodos de chuva e pós-chuva. O teste do A. cepa foi realizado por meio de sementes expostas às amostras de água e controles. Lâminas dos meristemas das raízes foram montadas pelo método de Feulgen e analisadas para calcular o índice mitótico, a frequência de aberrações cromossômicas e a frequência de micronúcleos.  Análise estatística foi realizada utilizando ANOVA seguida de Tukey e teste de Bonferroni (p <0.05). Os resultados demonstraram alterações significativas nos índices mitótico, de aberrações cromossómicas e na frequência de micronúcleos quando comparado ao controle negativo. Entre as aberrações observadas, C-metáfase, quebras cromossômicas, brotos nucleares e perdas cromossômicas apresentaram valores significativos. Além disso, observou-se que a taxa de aberrações cromossómicas durante o período de chuva foi superior ao período pós-chuva. Estes resultados podem estar associados à presença de compostos potencialmente tóxicos, tais como o alumínio e cádmio que foram quantificados em estudo pretérito, embora a lagoa apresente índice de qualidade de água de boa / regular. Portanto, sugerimos a combinação de métodos mais sensíveis, tais como teste de Allium cepa, aos tradicionais métodos de fiscalização e monitoramento de ambientes aquáticos