Efectos del cadmio sobre algunos parámetros fisiológicos y defensas antioxidantes en Zea mays L.

Abstract

Se evaluaron los efectos del cadmio en hojas y raíces de plantas de maíz (Zea mays L.) empleando los siguientes biomarcadores: concentración de pigmentos fotosintéticos (PF), azúcares totales (AT), proteínas totales (PT), grupos tioles (–SH), actividad de la enzima catalasa (CAT) y niveles de malondialdehido (MDA). Para el bioensayo de exposición al metal, se utilizaron plántulas obtenidas del proceso de germinación durante nueve días de las semillas de Z. mays; éstas fueron sembradas individualmente en envases plásticos contentivos de un sustrato orgánico mezclado con agua para el caso del tratamiento control y la solución del metal para los tratamientos con Cd (5, 25 y 50 µM). Posterior a la siembra, las unidades experimentales se colocaron aleatoriamente en un medio natural, sujetas a la temperatura del ambiente y el fotoperiodo natural (12h/12h de luz y oscuridad, respectivamente) por 30 días y, cada tres días se hicieron riegos para mantener la humedad del sistema (70-75 %). En hojas, los PF y PT no fueron afectados por los tratamientos con Cd; sin embargo, a las concentraciones más bajas se observó un aumento de los AT desde 15,32 ± 1,95 mg/g.m.h (control) hasta 20,76 ± 2,02 y 24,88 ± 1,90 mg/g.m.h en los tratamientos de 5 y 25 µM de Cd, respectivamente; en contraste, a la concentración más alta (50 µM Cd), los AT no variaron, pero los grupos -SH aumentaron desde un valor basal de 0,65 ± 0,06 µmoles/g.m.h hasta 1,70 ± 0,23 µmoles/g.m.h, al igual que CAT se estimuló hasta 7081,2 ± 96,0 x 102 U/g.m.h con respecto al control (6776,6 ± 58,6 x 102 U/g.m.h.). Un patrón de respuesta distinto se observó en raíces; los AT no variaron con la exposición al metal; sin embargo, los grupos -SH disminuyeron en todos los tratamientos con el metal; siendo 0,49 ± 0,07 µmoles/g.m.h, el valor más bajo registrado a 50 µM de Cd con respecto al valor del control (0,91 ± 0,11 µmoles/g.m.h). Coincidente con el descenso de los grupos –SH, a la concentración más alta del metal, en raíces se evidenciaron aumentos en PT desde 10,92 ± 1,94 mg/g.m.h (control) hasta 18,57 ± 1,59 mg/g.m.h y en la actividad de CAT desde 6470,7 ± 113,7 U/g.m.h (control) hasta 7013,5 ± 38,5 U/g.m.h. En ambos tejidos, los niveles de MDA incrementaron solo a la concentración más alta de Cd (50 µM). En general, los resultados de la presente investigación revelaron que, 5 y 25 µM de Cd produjeron cambios diferenciales en el sistema de defensa antioxidante (-SH, CAT y PT) de hojas y raíces que evitaron el desarrollo de estrés oxidativo y, en el caso de las hojas, se mantuvo inalterado el proceso fotosintético y se favoreció la acumulación de sustratos energéticos (AT); sin embargo, a 50 µM de Cd se sobrepasó la capacidad de defensa antioxidante de este mecanismo de compensación bioquímico y se manifestaron daños oxidativos, evidenciados por incrementos en MDA , tanto en hojas como en raíces de Z. mays.