Fronteiras da Ciência das Plantas

indústria Humana, a agricultura e a eliminação de resíduos práticas resultaram em grande escala, contaminação do solo e da água com compostos orgânicos e metais pesados, com efeitos negativos sobre os ecossistemas e a saúde humana. Os métodos convencionais de descontaminação do solo são dispendiosos e envolvem frequentemente o armazenamento do solo em áreas designadas, adiando em vez de resolver o problema. Na última década, a necessidade premente de encontrar métodos alternativos destacou os benefícios científicos e econômicos das plantas e seus microorganismos associados, que podem ser usados para a recuperação de solos e água poluídos (Meagher, 2000). Este é um elegante e de baixo custo abordagem para a descontaminação de locais contaminados, e foi recebido com um alto grau de aceitação pública, portanto, pedindo investigação sobre o uso da fitorremediação a tecnologia para lidar com as grandes áreas de terra e água atualmente afetadas (revisado por Krämer, 2005; Vangronsveld et al., 2009; Lee, 2013). Estas fronteiras no tópico de pesquisa de plantas fornecem um instantâneo da pesquisa atual sobre a aplicação de estratégias de fitorremediação ambiental.Muitos cientistas estão atualmente investigando o fenômeno da hiperacumulação de metais em diferentes espécies, com o objetivo de determinar os mecanismos associados com a acumulação e desintoxicação de metais pesados e, finalmente, usar essas plantas e seus microrganismos derivados da rizosfera para a descontaminação de locais poluídos. Um experimento com efeito de estufa usando Pteris vittata com ou sem estirpes bacterianas selecionadas de microorganismos derivados da rizosfera autóctone mostrou que a eficiência da fitoextração aumentou quando as plantas de P. vittata foram inoculadas com as comunidades microbianas selecionadas (Lampis et al., 2015). Uma detalhada análise comparativa das bactérias e fungos do selênio (Se) hyperaccumulator espécies Stanleya pinnata (Brassicaceae) e Astrágalo bisulcatus (Fabaceae), e o não-acumuladores Physaria bellis (Brassicaceae) e Medicago sativa (Fabaceae), revelou que a isola de Se hyperaccumulator foram as espécies mais resistentes a selenate e selenita, poderia reduzir a selenita para elemental Se, poderia reduzir nitrito e produzir sideróforos, e várias estirpes também mostrou a capacidade de promover o crescimento da planta (Jong et al., 2015). Microorganismos com alta tolerância de Se e a capacidade de produzir Se elementar seria útil para o tratamento de águas residuais e/ou para a produção de se nanopartículas (Staicu et al., 2015).

a utilização de análise de omics e Microscopia Avançada para estudar a interacção entre hiperacumuladores metálicos e o rizobioma bacteriano é considerada num artigo de revisão de Visioli et al. (2015). Isso enfatiza técnicas emergentes para a análise de comunidades microbianas em solos poluídos que ajudam a determinar o impacto da poluição nessas comunidades (Berg et al., 2012). Ele também destaca as vantagens de análises in situ para monitorar a colonização de plantas e a sobrevivência microbiana inoculums em condições reais, em especial a utilização do ambiente de microscopia eletrônica de varredura, uma abordagem poderosa para análises in situ de amostras biológicas, sem preparação de amostras (Stabentheiner et al., 2010; Visioli et al., 2014).

O potencial de fitorremediação de plantas inoculadas com bactérias isoladas da rizosfera e endosphere de outras plantas cultivadas em solo contaminado com metais pesados é discutida em dois artigos (Khan et al., 2015; Ma et al., 2015). A espécie arborícola Prosopis juliflora, nativa da América do Sul, era anteriormente considerada como uma espécie de bioindicador para sítios poluídos (Senthilkumar et al., 2005) e foi demonstrado tolerar altas concentrações de metais pesados e, portanto, pode ser útil na recuperação do solo (Varun et al., 2011). Várias estirpes bacterianas com resistência ao crómio (Cr), isoladas da rizosfera e endosfera de plantas de P. juliflora cultivadas em solo contaminado com efluentes de curtumes, também mostraram tolerância a outros metais pesados como Cd, Cu, Pb e Zn. A inoculação de azevém (Lolium de polygonum L.) com esses três isolados promoveram o crescimento da planta e a remoção de metais tóxicos da poluição do solo, demonstrando que a interação entre plantas e estirpes bacterianas identificadas nas áreas contaminadas poderia melhorar o crescimento das plantas e a eficiência de fitorremediação (Khan et al., 2015). Do mesmo modo, as plantas Brassica juncea e Ricinus communis inoculadas com bactérias rizosféricas e endofíticas isoladas de um ambiente de serpentina poluída acumularam mais biomassa e metais pesados do que as plantas de controlo não inoculadas (Ma et al., 2015). Estes efeitos foram claramente atribuídos à produção de metabolitos bacterianos que promoveram o crescimento das plantas e a mobilização de Metais. No entanto, o baixo factor de translocação metálica obtido após a inoculação indicou que as bactérias serpentinas resistentes aos metais são adequadas para a fitoestabilização do solo contaminado (Ma et al., 2015).

a interacção benéfica entre plantas e rizobia para a recuperação de solos contaminados é discutida por Teng et al. (2015). Certas relações simbióticas entre leguminosas e bactérias fixadoras de azoto são resistentes aos metais pesados, promovendo a dissipação de poluentes orgânicos e melhorando a sua remoção (Fan et al., 2008; Glick, 2010; Li et al., 2013). Rizóbios não só de fixar nitrogênio, mas também promover o crescimento da planta, aumentando a biomassa vegetal, fertilidade do solo, a biodisponibilidade, absorção e translocação de poluentes, a degradação de contaminantes orgânicos e a phytostabilization de metais. Todas estas características fazem da rhizobia ferramentas de fitorremediação valiosas. A rizobia endofítica degrada contaminantes orgânicos que se acumularam em nódulos, reduzindo assim a fitovolatização e facilitando a fitorremediação em ambientes poluídos (Teng et al., 2015).

dois outros artigos discutem o uso de plantas e seus microorganismos associados para a recuperação de terras poluídas com contaminantes orgânicos (Germaine et al., 2015; Sauvêtre e Schröder, 2015). No primeiro projeto (Sauvêtre e Schröder, 2015), as plantas de Phragmites australis foram expostas à carbamazepina, uma droga amplamente utilizada que está presente no meio ambiente como um contaminante persistente e recalcitrante (Ternes et al., 2007; Huerta-Fontela et al., 2011). Após 9 dias, as plantas reduziram a concentração inicial de drogas em 90%, e a caracterização da bactéria endofítica revelou que todos os isolados possuíam pelo menos uma característica promotora do crescimento vegetal. Vários tinham a capacidade de remover a carbamazepina do solo, enquanto outros produziram sideróforos e foram capazes de solubilizar fosfato, sugerindo que eles seriam benéficos em programas de fitorremediação. O segundo refere-se à eficácia de um sistema combinado de fitorremediação/biopilagem em larga escala, denominado ecopiling, para a remoção de hidrocarbonetos do solo afectado pela contaminação industrial (Germaine et al., 2015). Comunidades bacterianas capazes de degradação total de hidrocarbonetos de petróleo (TPH) foram usadas para inocular o solo contaminado com fertilizantes químicos. A erva perene de centeio e o trevo branco foram então semeados para completar o ecopil. Durante um ensaio de 2 anos, houve uma redução consistente no nível de TPH sugerindo que esta abordagem multifactorial envolvendo bioestimulação, bio-aumento e fitorremediação é adequada para os solos de remediação contaminados com hidrocarbonetos industriais.

é notável que todos os artigos apresentados neste tópico de investigação centrou-se na utilização de ocorrência natural de hyperaccumulator espécies, ao invés de incluir transgênicas de plantas e/ou microorganismos, embora geneticamente plantas e micróbios podem também ser usados para o tratamento eficiente dos poluído o solo e a água (Van Aben, 2009; Singh et al., 2011). Isto destaca as diversas e promissoras abordagens que estão sendo desenvolvidas pela comunidade de pesquisa de fitorremediação ambiental.

Declaração de conflito de interesses

os autores declaram que a investigação foi realizada na ausência de quaisquer relações comerciais ou financeiras que possam ser interpretadas como um potencial conflito de interesses.