Insights into the mechanisms of Cd hyperaccumulation in S. kali, a desert plant species

Abstract

Salsola kali, una planta desértica, ha sido propuesta como un potencial hiperacumulador de Cd. Estudios de espectroscopía de Rayos-X han mostrado que compuestos conteniendo oxígeno y grupos tiol están involucrados en la absorción de Cd en esta planta. Por ello se ha planteado que algunos ácidos orgánicos, pared celular, fitoquelatinas y otros compuestos conteniendo glutatión, pueden estar relacionados con los mecanismos de hiperacumulación de Cd en S. kali. En esta investigación se expusieron plantas silvestres a diferentes concentraciones de Cd para determinar el contenido de este metal en el xilema y floema, así como en fracciones proteínicas. Adicionalmente, extractos de las plantas se analizaron mediante cromatografía líquida a alta presión para identificar y cuantificar ácidos orgánicos. Las plantas se trataron con 0, 20, 200 y 400 mg Cd L-1 por 48 h en hidroponia. La incorporación de Cd se midió por separado en raíces, floema y xilema. Se encontró que en plantas tratadas con concentraciones de Cd por encima de los 200 mg Cd L-1, el contenido de Cd fue mayor en el floema que en el xilema. El perfil proteínico (SDS-PAGE) mostró que en plantas tratadas con Cd se incrementa la presencia de dos péptidos y se expresa uno nuevo. Después de una filtración en gel G25 y codeterminación de Cd, se encontró que es muy probable que dos proteínas (de 29 kDa y 14 kDa) estén asociadas al Cd. El uso de primers degenerados de la familia Brassica permitió la identificación de un posible gen de la fitoquelatin sintasa. Los ácidos cítrico y oxálico fueron identificados en los extractos de las plantas. No se encontraron diferencias significativas entre las concentraciones de ácido cítrico en plantas control y en aquellas tratadas con Cd. Por otro lado, la cantidad de ácido oxálico en plantas expuestas a Cd fue significativamente menor que en las plantas control. Estos datos pueden indicar que el Cd pudo haber precipitado como cristales de oxalato. Los resultados reportados aquí serán útiles para entender a mayor profundidad los mecanismos de hiperacumulación de Cd en S. kali.