Response of sunflower seeds (Helianthus annuus L.) to different concentrations of metals and doses of gamma radiation (241Am)
DOI:
https://doi.org/10.14295/cerrado.v1i1.550Keywords:
Sunflower, Americium, Aluminum, Cerium, Cooper, Vegetative periodAbstract
The sunflower crop (Helianthus annuus L.) presents great tolerance to heavy metals and in pre-determined doses of gamma (γ) radiation it presents gains in plant increments. This study aimed to evaluate the response to doses of γ radiation and different concentrations of toxic metals in the vegetative development of sunflower. Mirasol sunflower seeds were subjected to different doses of 241Am γ rays and concentrations of Aluminum, Cerium and Copper (mg L-1). Sunflower plants were evaluated only in the vegetative period for germination, aerial length, root length, aerial and root fresh mass, aerial and root dry mass. The doses of γ radiation promoted increases in the variables in the vegetative phase, especially for 5 and 10 minutes of exposure to γ rays. The concentrations of the toxic elements Al and Ce showed significant differences in all increments, however, doses higher than 85 mg L-1 demonstrated losses in length and mass of sunflower plants. For the Cu element, the doses did not have a significant effect, these being non-significant and the cultivar Mirasol resistant. Future studies should be carried out evaluating the reproductive phase and its gains in increasing biomass and production.
References
Abreu, C., Mota, K. N. A. B., Sacramento, B. L., & Azevedo Neto, A. D. Teores de pigmentos em girassol Helianthus annuus (Compositae) sob doses de chumbo em solução nutritive. In: 64º Congresso Nacional de Botânica, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brasil, 2013.
Allayarov, S. R., Allararova, U. Y., Klimanova, E. N., Demidov, S. V., Sashenkova, T. E., Blokhina, S. V., & Mishchenko, D. V. Influence of high γ-radiation doses on the germination and toxic properties of oat seeds. High Energy Chemistry, 57, 132-139, 2023. https://doi.org/10.1134/S0018143923020029
Andrade, M. G., Melo, V. F., Gabardo, J., Souza, L, C, P., & Reissmann, C. B. Metais pesados em solos de área de mineração e metalurgia de chumbo. I – Fitoextração. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 33(6), 1879-1888, 2009.
Araújo, A. L., Arthur, P. B., Rossi, R. S., Franco, C. F. O., & Arthur, V. Eficiência da radiação gama em sementes de algodão. Ciência e Tecnologia Agropecuária, 12(1), 51-55, 2018.
Bitencourt, G. A., Guidorissi, N. S., Rosa, A. G., Brandão, P. H. L., Rockenbach, R. I., & Laura, V. A. Avaliação da toxicidade do lodo de curtume em plantas de girassol. Ensaios e Ciência C Biológicas Agrárias e da Saúde, 25(4), 528-534, 2021. https://doi.org/10.17921/1415-6938.2021v25n4p528-534
Boffe, P. M., Calegari, R. P., Souza, D. C. R., Conceição, P. S., Szymczak, D. A., & Tessaro, D. Potencial fitoextratora da espécie vegetal Helianthus annuus L. em solo contaminados por chumbo. Revista Espacios, 38(09), 08, 2017.
Chauhan, D. K., Yadav, V., Vaculík, M., Grassmann, W., Pike, S., Arif, N., Singh, V. P., Deshmukh, R., Sahi, S., & Tripathi, D. K. Aluminum toxicity and aluminum stress-induced physiological tolerance responses in higher plants. Critical Reviews in Biotechnology, 41(5), 715-730. https://doi.org/10.1080/07388551.2021.1874282
Costa, S., Vicente, M. G., Gomes, V., Arana, A. R. A., & Uliana, M. Avaliação do potencial de Bioacumulação de cromo em plantas de girassol. Revista em Agronegócio e Meio Ambiente, 14(2), 515-522, 2021. DOI:10.17765/2176-9168.2021v14n2e7634
De, D., Santosha, S., Aniya, V., Sreeramoju, A., & Satyavathi, B. Assessing the applicability of an agro-industrial waste to engineered bio-char as a dynamic adsorbent for fluoride sorption. Journal of Environmental Chemical Engineering, 6(2), 2998-3009, 2018.
Di Pane, F. J., Lopez, S. C., & Cantamutto, M. A. Effect of different gamma radiation doses on the germination and seedling growth of wheat and triticale cultivars. Australian Journal of Crop Science, 12(12), 1921-1926, 2018.
Duarte, A. C. O., Souza, R. R., Oliveira, C., Castro, E. M., & Ramos, S. J. Influência de elementos terras raras na anatomia foliar em plantas de milho (Zea mays). In: XIV Congresso de Ecologia, p. 1-2, 2019.
Duarte, A. C. O., Oliveira, C., Castro, E. M., & Ramos, S. J. Elementos terras raras nas características anatômicas, nutricionais e fotossintênticas de Pistia stratiotes. Boletim do Museu Paraense Emílio Goeldi, Ciências Naturais, 17(1), 219-236, 2022. https://doi.org/10.46357/bcnaturais.v17i1.334
Dutra, C. C., Prado, E. A. F., Paim, L. R., & Scalon, S. P. Q. Desenvolvimento de plantas de girassol sob diferentes condições de fornecimento de água. Semina: Ciências Agrárias, 33(6), 2657-2668, 2012. http://dx.doi.org/10.5433/1679-0359.2012v33n6Supl1p2657
El_Komy, M. H., Hassouna, M. G., Abou-Taleb, E. M., Al-Sarar, A. S., & Abobakr, Y. A mixture of Azotobacter, Azospirillum, and Klebsiella strains improves root-rot disease complex management and promotes growth in sunflowers in calcareous soil. European Journal of Plant Pathology, 156, 7130726, 2020.
https://doi.org/10.1007/s10658-019-01921-w
Ferreira, D. F. Sisvar: a computer analysis system to fixed effects split type designs. Brazilian Journal of Biometrics, 37(4), 529-535, 2019. https://doi.org/10.28951/rbb.v37i4.450
Fontes, L. S., Arthur, P. B., & Arthur, V. Efeitos da radiação gama em sementes de feijão (Vigna unguiculata L.) visando o aumento de produção. Revista Verde de Agroecologia e Desenvolvimento Sustentável, 8(4), 11-14, 2023.
Forte, J., & Mutiti, S. Phytoremediation potential of Helianthus annuus and Hydrangea paniculata in copper and lead-contaminated soil. Water, Air & Soil Pollution, 228(2), 77, 2017.
Gabos, M. B., Casagrande, G., Abreu, C. A., & Paz-Ferreiro, J. Uso da matéria orgânica como mitigadora de solo multicontaminado e do girassol como fitoextratora. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 15(12), 1298-1306, 2011. https://doi.org/10.1590/S1415-43662011001200012
Gazzaneo, L. R. S., Colaço, W., Alves, G. D., Kido, É. A., Benko-Iseppon, A. M., & Houllou-Kido, L. M. Efeito da radiação gama sobre o desenvolvimento in vivo de Vigna unguiculata (L.) Walp. Revista Brasileira de Biociências, 5(2), 81-83, 2007.
Guo, X.-S., Zhou, Q., Zhu, X.-D., Lu, T., & Huang, X.-H. Migration of a rare earth element cerium (III) in horseradish. Acta Chimica Sinica, 65, 1922-1924, 2007.
Hussain, F., Iqbal, M., Shah, S. Z., Qamar, M. A., Bokhari, T. H., Abbas, M., & Younus, M. Sunflower germination and growth behavior under various gamma radiation absorbed doses. Acta Ecologica Sinica, 37(1), 48-52, 2017. https://doi.org/10.1016/j.chnaes.2016.09.009
Kirkby, E. A., & Römheld, V. Micronutrientes na fisiologia de plantas: funções, absorção e mobilidade. International Plant Nutrition Institute, Encarte Técnico, Informações Agronômicas, nº 118, 2007.
Machi, A. R., & Arthur, V. Efeitos da radiação gama em sementes de feijão de porco cultivadas em diferentes substrates. Revista Verde de Agroecologia e Desenvolvimento Sustentável, 7(1), 155-161, 2012.
Marques, T. C. L. L S. M., Moreira, F. M. S., & Siqueira, J. O. Crescimento e teor de metais de mudas de espécies arbóreas cultivadas em solo contaminado com metais pesados. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 35(1), 121-132, 2000.
Miranda, H. L. C., Bobrowski, V. L., Tillmann, M. A. A., Dode, L. B., & Meneghello, G. E. Qualidade fisiológico de sementes de arroz submetidas à radiação gama. Ciência Rural, 39(5), 1320-1326, 2009. https://doi.org/10.1590/S0103-84782009005000061
Moura, M. C. F., Dutra, A. S., Mesquita, R. O., Silva, M. L. S., & Lima, E. N. Respostas fisiológicas e bioquímicas de cultivares de girassol submetido à adubação com resíduo orgânico. Nativa, 8(3), 308-313, 2020.
Oliveira, J. T. L., Campos, V. B., Chaves, L. H. G., & Guedes Filho, D. H. Crescimento de cultivares de girassol ornamental influenciado por doses de silício no solo. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 17(2), 123-128, 2013. https://doi.org/10.1590/S1415-43662013000200002
Possato, E. L., Scaramuzza, W. L. M. P., Weber, O. L. S., Nascentes, R., Bressiani, A. L., & Calegario, N. Atributos químicos de um cambissolo e crescimento de mudas de eucalipto após adição de lodo de curtume contendo cromo. Revista Árvore, 38(5), 847-856, 2014. https://doi.org/10.1590/S0100-67622014000500009
Rodriguez-Hernandez, M. C., Bonifas, I., Alfaro-De La Torre, M. C., Flores-Flores, J. L., Bañuelos-Hernánde, & B., Patiño-Rodríguez. Increased accumulation of cadmium and lead under Ca and Fe deficiency in Typha latifolia: A study of two pore channel (TPC1) gene responses. Environmental and Experimental Botany, 115, 38-48, 2015. http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2015.02.009
Roshani, M., Phan, G., Faraj, R. H., Phan, N-H., Roshani, G. H., Nazemi, R., Corniani, E., & Nazemi, E. Proposing a gamma radiation based intelligent system for simultaneous analyzing and detecting type and amount of petroleum by-products. Nuclear Engineering and Technology, 53, 1277-1283, 2021. https://doi.org/10.1016/j.net.2020.09.015
Rozman, L. The effect of gamma radiation on seed germination of barley (Hordeum vulgare L.). Acta Agriculturae Slovenica, 103(2), 307-311, 2014. https://doi.org/10.14720/aas.2014.103.2.15
Santos, E. R., Barros, H. B., Capone, A., Ferraz, E. C., & Fidelis, R. R. Efeito de épocas de semeadura sobre cultivares de girassol, no sul do Estado do Tocantins. Revista Ciência Agronômica, 43(1), 199-206, 2012. http://dx.doi.org/10.1590/S1806-66902012000100025
Santos, T. S., Almeida, F. A. C., Suassuna, T. M. F., Coutinho, W. M., & Almeida, P. B. A. Resposta de sementes de amendoim a diferentes doses de radiação gama (60CO). Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 14(10), 1074-1078, 2010. https://doi.org/10.1590/S1415-43662010001000008
Sayyed, M. R. G., & Sayadi, M. H. Variations in the heavy metal accumulations within the surface soils from the chitgar industrial area of Tehran. Proceedings of the International Academy of Ecology and Environmental Sciences, 1(1), 36, 2011.
Schwabe, F., Tanner, S., Schulin, R., Rotzetter, A., Stark, W., von Quadt, A., & Nowack, B. Dissolved cerium contributes to uptake of Ce in the presence of differently sized CeO2-nanoparticles by three crop plants. Metallomics, 7, 466-477, 2015. https://doi.org/10.1039/c4mt00343h
Silva, P. C. C., Jesus, F. N., Alves, A. C., Jesus, C. A. S., & Santos, A. R. Crescimento de plantas de girassol cultivadas em ambiente contaminados por chumbo. Bioscience Journal, 29(5), 1576-1586, 2013.
Souza, R. S., Chaves, L. H. G., & Estrela, M. A. Avaliação do desenvolvimento do girassol (Helianthus annuus L.), cultivado em solo contaminado por Zinco, Cobre e Cádmio. In: VII Congresso de Iniciação Científica da Universidade Federal de Campina Grande, 2010.
Stefanello, R., & Goergen, P. C. H. Toxicidade de alumínio na germinação de sementes de Cynara scolymus L. Cultura Agronômica, 28(1), 42-49, 2019. http://dx.doi.org/10.32929/2446-8355.2019v28n1p42-49
Tangahu, B. V., Abdullah, S., Rozaimah, S., Basri, H., Idris, M., Anuar, N., & Mukhlisin, M. A review on heavy metals (As, Pb, and Hg) uptake by plants through phytoremediation. International Journal of Chemical Engineering, 2011, 2011.
Vargas, D. P., Terra, G. G., Souza, S. A. M., Stein, V. C., & Bobrowski, V. L. Efeito da radiação gama na germinação e no índice mitótico em sementes de tomate-cereja Lycopsersicon esculentum var. cerasiforme (Dunal) A. Gray.. Revista Verde de Agroecologia e Desenvolvimento Sustentável, 3(2), 44-49, 2008.
Velázquez-Martí, B., Gracia-López, C., & Marzal-Domenech, A. Germination inhibition of undesirable seed in the soil using microwave radiation. Biosystems Engineering, 93(40, 365-373, 2006. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2006.01.005
Wiendl, T. A. Efeitos de baixas doses de radiação do Co-60 (Radio-hormesis) em sementes de tomate. Tese de Doutorado em Tecnologia Nuclear pela Universidade de São Paulo, São Paulo, Brasil, 71, 2010.
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