Mecanismos morfofisiológicos e bioquímicos de tolerância ao cobre em plantas de Handroanthus heptaphyllus

Copper (Cu)-contaminated soils are becoming more common, and phytoremediation is an effective strategy for reducing the negative effects of Cu on soils. Tree species are commonly used for this technique because they act as a barrier to this type of contamination. It is necessary to evaluate Cu tolerance and toxicity thresholds together with the harm this metal causes to plants. The objective of the current study was to investigate the tolerance of Handroanthus heptaphyllus plants to Cu through morpho-physiological, biochemical, and tissue Cu concentration analyses. H. heptaphyllus seedlings were subjected to nutrient solutions with varying concentrations of copper: 0, 5, 32, 64, 96, and 128 µM Cu in a hydroponic system. We conducted a morpho-physiological trait analysis on shoot height, root length, dry weight, morphological variables of the root system, leaf area, and photosynthetic variables. In addition, we also looked into photosynthetic pigments, antioxidant enzymes, lipid peroxidation, hydrogen peroxide concentration, and Cu accumulation in tissues. The values obtained for variables such as dry weight and pigments did not show significant differences, regardless of Cu concentration. Moreover, photosynthetic and transpiration rates were negatively affected only at the highest Cu concentration (128 µM). Overall, excess Cu had no effect on Handroanthus heptaphyllus below 128 µM. Cu accumulated mainly in the roots without a decrease in biomass, which could indicate the tolerance of the species to this metal as well as its great potential in the phytostabilization of Cu in contaminated soils. RESUMO Solos contaminados com cobre (Cu) são um problema crescente, e o uso da fitorremediação tem evidenciado resultados positivos na redução dos efeitos nocivos desse elemento nos solos. Espécies arbóreas têm sido amplamente utilizadas para esta técnica, pois funcionam como barreira a esse tipo de contaminação. Portanto, é necessário avaliar os limites de tolerância/toxicidade ao Cu, bem como os danos causados por este metal nas plantas. Assim, o presente estudo teve como objetivo investigar a tolerância de plantas de Handroanthus heptaphyllus ao Cu através de análises morfofisiológicas e bioquímicas, bem como a concentração de Cu nos tecidos. Mudas de H. heptaphyllus foram submetidas a diferentes concentrações de Cu adicionadas na solução nutritiva: 0,5, 32, 64, 96 e 128 μM Cu em sistema hidropônico. Foram analisados atributos morfofisiológicos, como altura da parte aérea e comprimento da raiz, massa seca, variáveis morfológicas do sistema radicular, área foliar e variáveis fotossintéticas. Além disso, foram investigados pigmentos fotossintéticos, enzimas antioxidantes, peroxidação lipídica, concentração de peróxido de hidrogênio e Cu acumulado nos tecidos. Os valores registrados para variáveis como massa seca e pigmentos não apresentaram diferença significativa, independentemente das concentrações de Cu. Além disso, as taxas fotossintéticas e transpiratórias foram afetadas negativamente apenas na maior concentração de Cu (128 μM). No geral, a espécie Handroanthus heptaphyllus foi afetada pelo excesso de Cu apenas em 128 μM. O Cu se acumulou principalmente nas raízes, sem registrar diminuição da biomassa, o que pode indicar a tolerância da espécie a esse metal, bem como seu grande potencial para ser utilizado na fitoestabilização de Cu em solos contaminados com este metal.