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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.41.2007.tde-09102007-133655
Documento
Autor
Nome completo
Carla Zuliani Sandrin
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2007
Orientador
Banca examinadora
Delitti, Welington Braz Carvalho (Presidente)
Carvalho, Maria Angela Machado de
Huaman, Carlos Alberto Martinez y
Moraes, Regina Maria de
Salatino, Antonio
Título em português
Variações na composição qualitativa e quantitativa de carboidratos solúveis em plantas de Lolium multiflorum ssp. italicum var. Lema sob a influência de poluentes aéreos na cidade de São Paulo, SP
Palavras-chave em português
Lolium multiflorum
Carboidratos solúveis
Poluição aérea
Resumo em português
O crescimento das atividades urbano-industriais tem provocado um significativo aumento nas emissões de poluentes aéreos para a atmosfera. A poluição do ar, um dos principais fatores determinantes da destruição do meio ambiente, causa estresse às plantas, já que apresenta compostos altamente reativos e danosos, como os metais pesados. O uso de plantas bioindicadoras de poluição aérea é uma prática comum para o monitoramento da qualidade do ar e para o diagnóstico dos efeitos da poluição aérea na vegetação. Entre as plantas bioindicadoras mais utilizadas, destaca-se a gramínea C3 de clima temperado Lolium multiflorum ssp. italicum Beck var. Lema, que acumula metais pesados, fluoretos e enxofre quando se desenvolve na presença desses elementos químicos no ar. Além disso, esta espécie acumula frutano, um carboidrato solúvel cuja produção pode ser alterada por um número variado de perturbações ambientais. O presente trabalho foi dividido em três experimentos com os objetivos de (1) verificar a partição de carboidratos solúveis em cinco partes distintas (lâmina em alongamento, lâmina expandida, porção superior do estolho, porção inferior do estolho e raízes) de plantas de L. multiflorum; (2) analisar as relações sazonais e diurnas entre concentrações de poluentes aéreos urbanos, principalmente de dióxidos de enxofre e de nitrogênio e de material particulado, entre outros fatores ambientais, concentrações foliares de metais e mudanças no acúmulo de frutanos em plantas de Lolium multiflorum Lam ssp. italicum expostas a diferentes condições de poluição do ar na cidade de São Paulo; (3) verificar se as variações sazonais e diurnas no conteúdo de frutanos são determinadas por acúmulos foliares de enxofre e metais pesados ou por variações nas concentrações de poluentes gasosos; e (4) verificar a eficiência bioacumuladora da variedade “Lema” de Lolium multiflorum para a região tropical. Para isso, as plantas foram expostas durante períodos consecutivos de 28 dias ou 2 meses, em cada estação do ano, em Congonhas (local com altos níveis de poluentes aéreos) e em casa de vegetação com ar filtrado (local controle). Após cada exposição, a frutose total foi quantificada pelo método de antrona e os frutanos analisados qualitativamente por HPAEC-PAD. As concentrações de enxofre foram determinadas por turbidimetria, enquanto que as concentrações de metais pesados (Al, Fe, Cu, Zn, Pb, Cd e Ba) foram medidas utilizando um espectrofotômetro de absorção atômica, após digestão ácida. Os resultados mostraram que o estolho contendo as bainhas foliares de L. multiflorum acumulou mais frutanos, enquanto que as raízes acumularam os menores níveis desse carboidrato. As variações sazonais no conteúdo dos carboidratos solúveis foram marcantes no presente trabalho e pareceram estar relacionadas com as condições climáticas, mas intensificadas pelas concentrações de poluentes aéreos, especialmente de metais pesados contidos no material particulado, e acumulados nas folhas de L. multiflorum expostas em Congonhas. Já as variações diurnas foram sutis, mas suficientes para refletir as variações de irradiância, temperatura e de alguns poluentes gasosos ao longo do dia. Tanto no experimento sazonal como no diurno, os frutanos de alto peso molecular pareceram ter sido hidrolisados sendo o acúmulo de frutanos de peso molecular intermediário preferencial nas plantas dos dois locais de estudo. As interferências no conteúdo e na composição de frutanos influenciaram a produção de biomassa e a partição desta entre as partes da plantas, o que ode ter alterado a capacidade acumuladora da espécie de elementos provenientes da poluição atmosférica. Assim, o uso da variedade Lema de L. multiflorum para fins de biomonitoramento da qualidade do ar em regiões tropicais deve ser cuidadoso.
Título em inglês
Qualitative and quantitative variations in the composition of soluble carbohydrates in plants of Lolium multiflorum ssp. italicum var. Lema exposed to urban air pollution
Palavras-chave em inglês
Lolium multiflorum
Air pollution
Soluble carbohydrates
Resumo em inglês
The development of urban and industrial activities has caused a significant increase in the emissions of pollutants to the atmosphere. Air pollution, one of the most destructive factors of the environment, causes stress to plants, since certain compounds such as heavy metals are very reactive and dangerous to plant cells. The utilization of bioindicator plants is an usual practice to monitor the air quality and to diagnose the effects of air pollution on vegetation. The C3 temperate grass Lolium multiflorum ssp. italicum Beck var. Lema is usually employed as bioindicator of air pollution, due to its high capacity of accumulating heavy metals, fluorine and sulfur when growing in the presence of these chemical elements in the air. This species also accumulates fructan, a soluble carbohydrate, whose production can be altered by to many environmental perturbations. In the present work three experiments were performed aiming (1) to verify the partitioning of water total carbohydrates in five different parts of plants of L. multiflorum (upper stubble; under stubble; elongating leaf, expanded leaf and roots); (2) to analyze the seasonal and the diurnal relationships between the concentrations of urban air pollutants, mainly nitrogen and sulfur dioxides and particulate material, among other environmental factors, leaf concentrations of heavy metals and changes in fructan accumulation in plants of L. multiflorum exposed to different conditions of air pollution in São Paulo city; (3) to verify if the seasonal and diurnal variations in the content of fructans are determined by leaf accumulation of sulfur and heavy metals or by variations in the concentrations of gaseous pollutants or other environmental factors; and (4) to verify the bioindicator efficiency of the variety “Lema” of Lolium multiflorum in tropical areas. Plants were consecutively exposed during 28 days or two months in each season at Congonhas (site reached by high levels of air pollutants) and at a glasshouse with filtered air (reference situation). After each exposure, fructan composition as well as leaf concentrations of total fructose and of sulfur and metals (Al, Fe, Cu, Zn, Pb, Cd and Ba) were measured. Total fructose was quantified by the anthrone method and fructan composition was analyzed by HPAEC-PAD. Sulfur concentrations were determined by the turbidimetric method, whereas metal concentrations were measured using an atomic absorption spectrophotometer, after acidic digestion. Results showed that the stubble containing the leaf sheaths of L. multiflorum accumulated the highest levels of fructans, while the roots accumulated the lowest levels. Seasonal variations in the contents of soluble carbohydrates were evident in the present work and seemed to be related with the climatic conditions but intensified by the air pollutants, especially heavy metals contained in the particulate matter, and accumulated in the leaves of L. multiflorum exposed in Congonhas. However the diurnal variations were tenuous, but reflected the variations of irradiance, temperature and of some gaseous pollutants during daytime. In the both seasonal and diurnal experiments, the fructans of high molecular weight seemed to be hydrolyzed and the accumulation of fructans of intermediary molecular weigh was significant in the plants from both sites. The changes in the content and in the composition of fructans altered the biomass production and partition among roots and shoots, which might have been disturbed their characteristic of accumulating chemical elements from air pollution in the leaves. So, the use of the variety Lema of L. multiflorum for biomonitoring purposes in tropical areas should be carefully evaluated.
 
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Carla_Sandrin.pdf (6.05 Mbytes)
Data de Publicação
2007-10-10
 
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