Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/29300

Type: Tese
Title: Estudos de fitorremediação de solo contaminado com chumbo por Helianthus annuus L. (Girassol): análise fisiológica, bioquímica e proteômica
Other Titles: Phytoremediation studies of lead-contaminated soil using Helianthus annuus L. (sunflower): physiological, biochemical, and proteomic analysis
Author(s)/Inventor(s): Santos Junior, Elizeu Rosa dos
Advisor: Silva, Márcia Regina Soares da
Co-advisor: Nunes, Rosane De Oliveira
Abstract: A contaminação ambiental por metais pesados, representa um dos maiores desafios ecológicos da atualidade, devido à persistência desses elementos e à sua toxicidade para organismos vivos. A fitorremediação surge como uma alternativa sustentável para a descontaminação de solos, utilizando o potencial de espécies vegetais, capazes de absorver, estabilizar ou degradar contaminantes. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o potencial de remediação de solos contaminados com chumbo Pb(NO₃)₂, a partir de dois cultivares brasileiros de girassol, as variedades BRS 323 e BRS 415. As plantas foram cultivadas por 30 dias em solos com diferentes concentrações de Pb(NO₃)₂: 0, 150 e 900 mg/kg, correspondentes aos níveis de alerta e intervenção da CETESB e CONAMA. Amostras de raízes, caules e folhas foram coletadas e submetidas às análises físico-químicas, morfológicas, enzimáticas e proteômicas. Os resultados fisiológicos demonstraram que ambas as cultivares apresentaram alta viabilidade germinativa, mas a BRS 323, destacou-se pela maior tolerância ao chumbo, mantendo taxas de germinação e crescimento superiores. Observou-se que o acúmulo de chumbo se concentrou nas raízes, indicando um mecanismo de fitoestabilização. O desenvolvimento morfológico apresentou alterações nas estruturas foliar e radicular e redução do crescimento, embora o tratamento de 900 mg/kg (PB900), tenha mostrado desempenho superior ao de 150 mg/kg (PB150), sugerindo uma resposta adaptativa não linear. Em relação aos pigmentos fotossintéticos, observou-se pequena redução no teor de clorofilas, sob contaminação, enquanto o teor de carotenoides permaneceu estável, indicando uma possível resistência do aparato fotossintético. Nos aspectos bioquímicos, a elevação de ATP refletiu a maior demanda energética para manutenção de processos de defesa. O conteúdo de H₂O₂, embora elevado, foi contrabalançado pela ativação de enzimas antioxidantes, especialmente catalase e ascorbato oxidase. A análise proteômica identificou 1.691 proteínas, associadas a rotas de detoxificação, homeostase iônica, metabolismo energético e reparo proteico. O estudo demonstrou que o girassol possui um complexo aparato molecular capaz de reorganizar seu metabolismo sob estresse por chumbo, envolvendo respostas de sequestro iônico, ajustes redox e reprogramação proteômica. O desempenho superior da cultivar BRS 323, em condições de alta contaminação, sugere a presença de mecanismos de resistência eficientes e potencial de uso em estratégias de remediação sustentável. Com base nisto, podemos concluir que a cultivar BRS 323, apresentou alto potencial fitorremediador para solos contaminados com chumbo, combinando tolerância fisiológica, capacidade de sequestro radicular e reprogramação proteômica adaptativa.
Abstract: Environmental contamination by heavy metals represents one of the greatest ecological challenges of the present time due to the persistence of these elements and their toxicity to living organisms. Phytoremediation emerges as a sustainable alternative for soil decontamination, exploiting the potential of plant species capable of absorbing, stabilizing, or degrading pollutants. The present study aimed to evaluate the remediation potential of soils contaminated with lead [Pb(NO₃)₂] using two Brazilian sunflower cultivars, BRS 323 and BRS 415. Plants were cultivated for 30 days in soils containing different Pb(NO₃)₂ concentrations: 0, 150, and 900 mg kg⁻¹, corresponding to the alert and intervention levels established by CETESB and CONAMA. Samples of roots, stems, and leaves were collected and subjected to physicochemical, morphological, enzymatic, and proteomic analyses. Physiological results demonstrated that both cultivars exhibited high germination viability; however, BRS 323 showed greater tolerance to lead, maintaining higher germination and growth rates. Lead accumulation was predominantly concentrated in the roots, indicating a phytostabilization mechanism. Morphological development showed alterations in leaf and root structures and a reduction in overall growth, although the 900 mg kg⁻¹ treatment (PB900) displayed superior performance compared to 150 mg kg⁻¹ (PB150), suggesting a non-linear adaptive response. Regarding photosynthetic pigments, a slight reduction in chlorophyll content was observed under contamination, while carotenoid levels remained stable, indicating possible resilience of the photosynthetic apparatus. Biochemical analyses revealed elevated ATP content, reflecting increased energy demand to sustain defense processes. Although hydrogen peroxide (H₂O₂) levels increased, this effect was counterbalanced by the activation of antioxidant enzymes, particularly catalase and ascorbate oxidase. Proteomic analysis identified 1,691 proteins associated with detoxification pathways, ion homeostasis, energy metabolism, and protein repair. The study demonstrated that sunflower possesses a complex molecular machinery capable of reorganizing its metabolism under lead-induced stress, involving ion sequestration responses, redox adjustments, and proteomic reprogramming. The superior performance of the BRS 323 cultivar under high contamination conditions suggests the presence of efficient resistance mechanisms and potential use in sustainable remediation strategies. Based on these findings, we conclude that cultivar BRS 323 exhibits a high phytoremediation potential for lead-contaminated soils, combining physiological tolerance, root sequestration capacity, and adaptive proteomic reprogramming.
Keywords: Fitorremediação
Helianhtus annuus L.
Chumbo
Proteômica
Girassol
BRS 323
Phytoremediation
Lead
Proteomics
Sunflower
Subject CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Bioquímica
Production unit: Instituto de Química
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: 2025
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Citation: SANTOS JUNIOR, Elizeu Rosa dos. Estudos de fitorremediação de solo contaminado com chumbo por Helianthus Annuus L. (Girassol): análise fisiológica, bioquímica e proteômica. 2025. 250 f. Tese (doutorado em Bioquímica) - Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2025.
Appears in Collections:Bioquímica

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