EFFECTS OF SILICON ON ALLEVIATING ARSENIC TOXICITY IN MAIZE PLANTS

• Published in: Revista Brasileira de Ciência do Solo Vol. 39; no. 1; pp. 289 - 296
• Main Authors: Silva, Airon José da, Nascimento, Clístenes Williams, Gouveia Neto, Artur da Silva, Silva Junior, Elias Arcanjo
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo 01.02.2015
• Subjects: elementos traços; metais pesados; metaloides; pigmentos fotossintéticos
• ISSN: 0100-0683; 1806-9657; 0100-0683
• DOI: 10.1590/01000683rbcs20150176

Arsenic is a metalloid highly toxic to plants and animals, causing reduced plant growth and various health problems for humans and animals. Silicon, however, has excelled in alleviating stress caused by toxic elements in plants. The aim of this study was to investigate the effects of Si in alleviating As stress in maize plants grown in a nutrient solution and evaluate the potential of the spectral emission parameters and the red fluorescence (Fr) and far-red fluorescence (FFr) ratio obtained in analysis of chlorophyll fluorescence in determination of this interaction. An experiment was carried out in a nutrient solution containing a toxic rate of As (68 μmol L-1) and six increasing rates of Si (0, 0.25, 0.5, 1.0, 1.5, and 2.0 mmol L-1). Dry matter production and concentrations of As, Si, and photosynthetic pigments were then evaluated. Chlorophyll fluorescence was also measured throughout plant growth. Si has positive effects in alleviating As stress in maize plants, evidenced by the increase in photosynthetic pigments. Silicon application resulted in higher As levels in plant tissue; therefore, using Si for soil phytoremediation may be a promising choice. Chlorophyll fluorescence analysis proved to be a sensitive tool, and it can be successfully used in the study of the ameliorating effects of Si in plant protection, with the Fr/FFr ratio as the variable recommended for identification of temporal changes in plants. Arsênio (As) é um metaloide de grande potencial de toxidez para plantas e animais, causando redução do crescimento vegetal e diversos problemas de saúde humana e animal. O silício (Si), por sua vez, tem se destacado na amenização de estresses causados por elementos tóxicos em plantas. Os objetivos deste trabalho foram investigar os efeitos do Si na amenização do estresse causado por As em plantas de milho cultivadas em solução nutritiva e avaliar o potencial dos parâmetros de emissão espectral e razão Fr/FFr (comprimento de onda vermelho/vermelho distante), obtidos na análise da fluorescência da clorofila na determinação dessa interação. Para isso, foi montado um experimento em solução nutritiva com uma dose tóxica de As (68 µmol L-1 de As) e seis doses crescentes de Si (0; 0,25; 0,5; 1,0; 1,5; e 2,0 mmol L-1 de Si), sendo avaliados produção de matéria seca, teores de As, Si e pigmentos fotossintéticos. Medidas de fluorescência da clorofila foram tomadas ao longo do cultivo. O silício promove efeitos positivos na amenização do estresse causado por As em plantas de milho comprovado pelo incremento de pigmentos fotossintéticos. A aplicação de Si proporcionou maiores teores de As no tecido vegetal e a sua utilização em estudos de técnicas de fitorremediação de solos contaminados pode ser promissora. A análise de fluorescência da clorofila demonstrou ser uma ferramenta sensível, podendo ser empregada com sucesso no estudo dos efeitos amenizantes do Si na proteção de plantas, sendo a razão Fr/FFr a variável recomendada na identificação de alterações temporais em plantas.