Bactérias associadas ao Zn

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12606 (2023) Citar este artigo

Detalhes das métricas

Para identificar bactérias adaptadas a metais equipadas com características que influenciam positivamente o crescimento de duas espécies de plantas hiperacumuladoras Arabidopsis arenosa e Arabidopsis halleri, isolamos bactérias que habitam a rizosfera e tecidos vegetativos (raízes, folhas basais e caule) de plantas que crescem em dois velhos Zn-Pb-Cd montes de resíduos em Bolesław e Bukowno (S. Polônia), e caracterizaram suas características potenciais de promoção do crescimento de plantas (PGP), bem como determinaram concentrações de metais na rizosfera e nos tecidos vegetais. Para determinar a posição taxonômica de 144 isolados bacterianos, foi utilizado o sequenciamento 16S rDNA Sanger. Uma caracterização metabólica de cepas isoladas foi realizada in vitro utilizando testes de PGP. A. arenosa e A. halleri acumulam grandes quantidades de Zn em seus tecidos, principalmente nas folhas do caule. Entre um total de 22 táxons bacterianos identificados, o nível mais alto de diversidade taxonômica (H' = 2,01) foi revelado em endófitos de folhas basais de A. halleri originários da área de resíduos de Bukowno. 96, 98, 99 e 98% das cepas investigadas mostraram-se tolerantes a Cd, Zn, Pb e Cu, respectivamente. Geralmente, porcentagens mais altas de bactérias poderiam sintetizar auxinas, sideróforos e acetoína, bem como solubilizar o fosfato. Nove cepas bacterianas originadas em pilhas de resíduos foram tolerantes a metais tóxicos, apresentaram características de PGP in vitro e são potenciais candidatas à biorremediação.

A libertação de metais relacionada com actividades antropogénicas contribuiu fortemente para a poluição ambiental à escala mundial1. Os metais, como elementos não degradáveis, só podem ser transformados em formas químicas de toxicidade e/ou mobilidade alteradas. Eles podem entrar nas cadeias alimentares e causar toxicidade aos organismos2. A implementação de diversos métodos físicos de remediação, como escavação e aterro do solo, lavagem do solo, eletrorremediação, vitrificação e tratamentos químicos, como precipitação, lixiviação, extração, troca iônica, encapsulamento ou imobilização, geralmente resultam em uma redução da reatividade do metal, mas muitas vezes produzem subprodutos3,4. Os métodos de remediação físico-química têm efeitos negativos na vida microbiana, bem como em vários parâmetros do solo, como pH, argila e matéria orgânica5,6. Também não podem ser aplicados em grande escala, uma vez que são geralmente demasiado caros e a sua aceitação pública é baixa3. Como alternativa, foram propostas estratégias baseadas em plantas (muitas vezes denominadas 'fitorremediação') como métodos mais ecológicos para a restauração de solos degradados7,8,9. Plantas que evitam a toxicidade de metais armazenando íons metálicos em seus tecidos subterrâneos são utilizadas como fitoestabilizadores, enquanto plantas que acumulam metais em tecidos acima do solo podem ser aplicadas como fitoextratores10. Quando uma planta fitoextratora absorve metais do solo e atinge certas concentrações limite de metais foliares, ela é classificada como hiperacumuladora11. Na verdade, mais de 500 hiperacumuladores metálicos foram descritos; a maioria deles são metalófitos obrigatórios restritos a solos metalíferos, enquanto um grupo menor envolve hiperacumuladores facultativos que habitam solos não metálicos e metalíferos . Apesar de um amplo conhecimento sobre os mecanismos de adaptação de metalófitas, está claro que o uso de tais plantas apenas para fitoextração não é economicamente viável devido à sua taxa de crescimento geralmente baixa e produção limitada de biomassa . Foi recentemente demonstrado que o uso combinado de plantas com microrganismos específicos pode aumentar substancialmente a eficiência da remediação, tanto para poluentes orgânicos quanto para metais16,17,18,19. Os endófitos das plantas podem aliviar vários tipos de estresse, por exemplo, salinidade20, seca21, estresse osmótico22, temperatura23 e toxicidade metálica24,25,26,27. Sánchez-López et al.28, por exemplo, demonstraram que a Methylobacterium sp., tolerante a metais. a cepa Cp3 isolada de sementes de Crotolaria pumila crescendo em solo poluído com Zn mostrou em testes in vitro múltiplas características que podem ter efeito benéfico no crescimento das plantas e, portanto, podem ser potencialmente úteis na fitorremediação. Micróbios sob condições de estresse metálico podem interagir diretamente com íons29,30,31 ou podem influenciar beneficamente a aptidão de suas plantas hospedeiras, incluindo aquelas que acumulam metais tóxicos em seus tecidos, reduzindo a toxicidade do metal32,33,34,35. O conhecimento sobre cepas bacterianas potencialmente úteis na remediação de solos poluídos por metais é de significativa importância.