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

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

Adaptive plasticity of Laguncularia racemosa in response to different environmental conditions: integrating chemical and biological data by chemometrics

Mangroves are dynamic environments under constant influence of anthropic contaminants. The correlation between environmental contamination levels and possible changes in the morphology of plants, evaluated by multivariate statistics helps to highlight matching between these variables. This study aimed to evaluate the uptake and translocation of metals and metalloids in roots and leaves as well as the changes induced in both anatomy and histochemistry of roots of Laguncularia racemosa inhabiting two estuaries of Espírito Santo (Brazil) with different pollution degrees. The analysis of 14 elements in interstitial water, sediments and plants followed by multivariate statistics, allowed the differentiation of studied sites, showing good match between levels of elements in the environment with the corresponding in plants. L. racemosa showed variations in their root anatomy in different collection areas, with highest values of cortex/vascular cylinder ratio, periderm thickness and air gap area in Vitória Bay, the most polluted sampling area. These three parameters were also important to differentiate the mangrove areas by linear discriminant analysis. The development stage of aerenchyma in roots reflected the oxygen availability in the water, being found a negative correlation between these variables. The combined use of chemical and biological analyses responded quite well to different pollution scenarios, matching morphological responses to physical and chemical parameters, measured at different partitions within the estuary. Thus, L. racemosa can be confirmed as a reliable sentinel plant for biomonitoring of estuaries impacted by anthropic pollution.Fil: da Souza, Lara. Universidade Federal do São Carlos; BrasilFil: Marques Bonomo, Marina. Universidade Federal do Espírito Santo; BrasilFil: Morozesk, Mariana. Universidade Federal do Espírito Santo; BrasilFil: Dorsch Rocha, Livia. Universidade Federal do Espírito Santo; BrasilFil: Drumond Duarte, Ian. Universidade Federal do Espírito Santo; BrasilFil: Furlan, Larissa Maria. Universidade Federal do Espírito Santo; BrasilFil: Pereira Arrivabene, Hiulana. 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: Dias Milanez, Camila Rozindo. 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: Narciso Fernandes, Marisa. Universidade Federal do São Carlos; Brasi