Photosynthetic metabolism and antioxidant in Ormosia arborea are modulated by abscisic acid under water deficit? / Metabolismo fotossintético e antioxidante em mudas de Ormosia arborea são modulados pelo ácido abscísico sob deficit hídrico?

The aim of this research was to evaluate the effect of abscisic acid (ABA) on gas exchange and the activity of antioxidant enzymes of Ormosia arborea (Vell.) Harms seedlings under water deficit and its influence on the recovery potential of the seedlings. The experiment was conducted using four treatments, being daily irrigation or water restriction without and with 10 μM ABA. Seedlings under water deficit + ABA showed greater adjustment to drought, and when re-irrigated, they restored photosynthetic metabolism and water potential. ABA minimizes the reduction in the photosynthetic metabolism and water potential of the leaf, however, it does not increase the antioxidant activity of the O. arborea seedlings under water deficit. These results suggest that this species exhibits plasticity, which enables it to survive also in environments subjected to temporary water deficit regardless of the supplementation of ABA. We suggest that other doses of ABA be researched to expand the beneficial effect of ABA on this species.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do ácido abscísico (ABA) nas trocas gasosas e na atividade de enzimas antioxidantes de mudas de Ormosia arborea (Vell.) Harms sob deficiência hídrica e sua influência no potencial de recuperação das mudas. O experimento foi conduzido com quatro tratamentos, sendo eles irrigação diária ou restrição hídrica sem e com 10 μM ABA. As mudas sob déficit hídrico + ABA apresentaram maior ajuste à seca e ao serem re-irrigadas restabeleceram o metabolismo fotossintético e o potencial hídrico. O ABA minimizou a redução do metabolismo fotossintético e do potencial da água na folha, porém, não aumentou a atividade antioxidante de mudas de O. arborea sob déficit hídrico. Esses resultados sugerem que esta espécie apresenta plasticidade fisiológica, o que lhe permite sobreviver em ambientes sujeitos a déficit hídrico temporário, independente da suplementação de ABA. Sugerimos que outras doses de ABA sejam avaliadas para ampliar os efeitos benéficos do ABA sobre esta espécie.

The leaf breakdown of Picramnia sellowii (Picramniales: Picramniaceae) as index of anthropic disturbances in tropical streams / Decomposição de folhas de Picramnia sellowii (Picramniales: Picramniaceae) como índice de distúrbio antrópicos em riachos tropicais

Abstract There are few studies in tropical regions exploring the use of leaf breakdown process as a functional tool to assess anthropic disturbance on aquatic ecosystems. We assessed the effects of water pollution due to human activities on the leaf breakdown rate of Picramnia sellowii in streams of the southeastern Brazil. The experiment was carried out for 60 days in three reference streams and three streams impaired by organic pollution and absence of riparian vegetation. Three litter bags were incubated in each stream containing 3 ± 0.05 g of P. sellowii leaves. The reference streams presented higher values of dissolved oxygen and lower values of nutrients, turbidity, electrical conductivity, total impermeable area and water temperature. The leaf breakdown rate (k) differed significantly between the reference (k = 0.014 ± 0.003 d–1) and impaired streams (k = 0.005 ± 0.001 d–1). The leaves incubated in the reference streams contained greater fungal biomass (measured as ergosterol concentration) and abundance of invertebrates, as well as greater presence of shredders, with k values being related to the biomass of these organisms. Overall, there were clear differences between the leaf mass loss in the reference and impaired streams. These results reinforce the negative effect of urbanization on leaf breakdown and fungal and shredder biomass.

Resumo Na região tropical são escassos os estudos que exploram o uso do processo de decomposição foliar como ferramenta funcional para avaliar os efeitos das perturbações antrópicas sobre os ecossistemas aquáticos. Nosso objetivo foi avaliar os efeitos dos impactos antrópicos sobre a taxa de decomposição de Picramnia sellowii em riachos no Sudeste do Brasil. O experimento foi realizado durante 60 dias em três riachos referências e três impactados por poluição orgânica e sem cobertura vegetal. Em cada riacho foram incubados três sacos contendo 3 ± 0,05 g de folhas secas de P. sellowii. Os riachos referência apresentaram maiores concentrações de oxigênio dissolvido e menores valores de nutrientes, turbidez, condutividade elétrica, TIA (área total impermeável) e temperatura. O coeficiente de decomposição (k) diferiu entre os riachos referência (k = 0,014 ± 0,003 d–1) e os impactados (k = 0,005 ± 0,001 d–1). Nas folhas incubadas nos riachos referência foi observada maior biomassa de fungos e abundância de invertebrados, assim como a presença de fragmentadores, estando o k relacionado com a biomassa destes organismos. A decomposição se mostrou sensível para avaliar impactos antrópicos nos ecossistemas aquáticos uma vez que foram observadas nítidas diferenças entre a perda de massa foliar nos riachos referências e impactados. Estes resultados reforçam o efeito negativo da urbanização sobre a decomposição e biomassa de fungos e fragmentadores.

Effects of insect and decapod exclusion and leaf litter species identity on breakdown rates in a tropical headwater stream

High species richness of tropical riparian trees influences the diversity of organic detritus entering streams, creating temporal variability in litter quantity and quality. We examined the influence of species of riparian plants and macroinvertebrate exclusion on leaf-litter breakdown in a headwater stream in the Luquillo Mountains of Puerto Rico. Leaf litter of Dacryodes excelsa (Burseraceae), Guarea guidonia (Meliaceae), Cecropia scheberiana (Moraceae), Manilkara bidentata (Sapotaceae), and Prestoea acuminata (Palmae) were incubated in litter bags in a pool of Quebrada Prieta. Fine mesh bags were used to exclude macroinvertebrates during leaf breakdown, and coarse mesh bags allowed access to decapod crustaceans (juvenile shrimps and crabs) and aquatic insects (mainly mayflies, chironomids, and caddisflies). D. excelsa and G. guidonia (in coarse- and fine-mesh bags) had significantly higher breakdown rates than C. scheberiana, M. bidentata, and P. acuminata. Breakdown rates were significantly faster in coarse-mesh bag treatments for all leaf types, thus indicating a positive contribution of macroinvertebrates in leaf litter breakdown in this headwater stream. After 42 days of incubation, densities of total invertebrates, mayflies and caddisflies, were higher in bags with D. excelsa and G. guidonia, and lower in P. acuminata, C. scheberiana y M. bidentata. Decay rates were positively correlated to insect densities. Our study highlights the importance of leaf identity and macroinvertebrate exclusion on the process of leaf litter breakdown in tropical headwater streams. Rev. Biol. Trop. 62 (Suppl. 2): 143-154. Epub 2014 April 01.

La gran variedad de especies vegetales junto a los ríos tropicales afecta la diversidad de detritos orgánicos que llegan a los arroyos, creando variaciones temporales en cantidad y calidad de hojarasca. Examinamos la influencia de las especies vegetales y de la exclusión de macroinvertebrados sobre la descomposición de hojarasca en la parte alta de un arroyo en las montañas Luquillo de Puerto Rico. Incubamos hojarasca de Dacryodes excelsa (Burseraceae), Guarea guidonia (Meliaceae), Cecropia scheberiana (Moraceae), Manilkara bidentata (Sapotaceae) y Prestoea acuminata (Palmae) en bolsas descomposición que colocamos en una poza de Quebrada Prieta. Usamos bolsas de malla fina para excluir los macroinvertebrados y de malla gruesa para permitir la entrada a crustáceos decápodos (camarones y cangrejos jóvenes) e insectos acuáticos (principalmente efemerópteros, quironómidos y tricópteros). D. excelsa y G. guidonia (en ambos tipos de malla) tuvieron tasas de descomposición más altas que C. scheberiana, M. bidentata y P. acuminata. La descomposición fue más rápida para todas las especies de hoja con la malla gruesa, resaltando el papel de los descomponedores en este hábitat. Tras 42 días de esta incubación, las densidades totales de invertebrados, efemerópteros y tricópteros fueron mayores en las bolsas con hojas de D. excelsa y G. guidonia, e inferiores en P. acuminata, C. scheberiana y M. bidentata. A mayor densidad de insectos hubo mayor tasa de descomposición. Nuestros resultados indican la importancia de la especie de las hojas y de la presencia de macroinvertebrados en el proceso de descomposición de hojarasca en partes altas de arroyos tropicales.

Crecimiento de Casuarina equisetifolia (Casuarinaceae) en suelo con diésel, y aplicación de bioestimulación y bioaumentación / Casuarina equisetifolia (Casuarinaceae) growth in soil with diesel and application of biostimulation and bioaugmentation

Phytoremediation is an ecologically sound biotechnology directed to cleaning up contaminated soils. The study of tree species to treat petroleum contaminated soils is scarce; moreover, the combination of phytoremediation with bioaugmentation and biostimulation processes is also limited. Thus, this work evaluated the effects of the inoculation of Glomus intraradices, a bacterial consortium (M2BOS1-R2 and M2BOSI-F4) and Trichoderma viride, on the growth of Casuarina equisetifolia, fertilized with Floranid® or Triple 17, when sown in a diesel-contaminated soil (7 500mg/kg). The factorial experiment 2x5x3 included 30 treatments with 10 replicates in a completely randomized design under greenhouse conditions for 120 days. Diesel significantly diminished plant height, total biomass, and plant index quality (PIQ). Glomus or bacterial consortium significantly increased plant height, total biomass and PIQ when compared to the inoculation of the three microorganisms or to the control. Floranid had negative effects on plant growth and PIQ at diesel contamination. Fertilization with Triple 17 combined with the three microorganisms stimulated plant growth in the absence of diesel, whereas in the presence of this contaminant the treatments combining Triple 17 with the bacterial consortium or with Trichoderma had better plant growth and PIQ. Mycorrhizal colonization was inhibited due to diesel contamination, and especially when Floranid was applied. The fertilizer Triple 17 (biostimulation) combined with the beneficial microorganisms (bioaugmentation) improved growth responses of C. equisetifolia in diesel-contaminated soil.

La fitorremediación es una biotecnología ecológicamente racional que está dirigida a la limpieza de suelos contaminados; sin embargo, el estudio de especies arbóreas para la fitorremediación de suelos con hidrocarburos del petróleo es limitado. Más aún, la combinación de la fitorremediación con procesos de bioaumentación y bioestimulación es también limitada. Por lo anterior, este estudio evaluó el efecto de la inoculación de Glomus intraradices, un consorcio bacteriano (M2BOS1-R2 y M2BOSI-F4) y Trichoderma viride en el crecimiento de plantas de Casuarina equisetifolia L. fertilizadas con Floranid® o Triple 17, en suelo contaminado con diésel (7 500mg/kg). El experimento factorial 2x5x3 incluyó 30 tratamientos y 10 repeticiones, distribuidos completamente al azar en invernadero, durante 120 días. El diésel disminuyó significativamente la altura, la biomasa total y el índice de calidad (ICP) de planta. Glomus o las bacterias aumentaron significativamente la altura, la biomasa seca total y el ICP con respecto al tratamiento sin inocular o con la triple inoculación. El Floranid redujo el crecimiento vegetal y el ICP, en presencia de diésel. El Triple 17 combinado con los tres microorganismos produjo mayor crecimiento vegetal en ausencia de contaminación, pero en presencia de diésel, el Triple 17 combinado con bacterias o con Trichoderma, estimuló la biomasa seca total y el ICP. La colonización micorrízica fue inhibida por el diesel, especialmente con la fertilización del Floranid. El Triple 17 (bioestimulación) combinado con los microorganismos (bioaumentación), favoreció el crecimiento de Casuarina en suelo contaminado con diésel.

Radioprotective effect of Haberlea rhodopensis (Friv.) leaf extract on -radiation-induced DNA damage, lipid peroxidation and antioxidant levels in rabbit blood.

Different concentrations of H. rhodopensis total extract (HRE; 0.03, 0.06 and 0.12 g/kg body weight) were injected im, into rabbits 2 h before collecting the blood samples. The whole blood samples were exposed in vitro to 2.0 Gy 60Co -radiation. The radiation-induced changes were estimated by using the chromosome aberration test (CA) and cytokinesis blocked micronucleus assay (CBMN) in peripheral lymphocytes, and by determining the malondialdehyde levels (MDA) in blood plasma and the superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) activity in erythrocytes. Radiation significantly increased the chromosome aberration and micronuclei frequencies as well as MDA levels and decreased the antioxidant enzyme activity. On the other hand, the HRE pretreatment significantly decreased the CA, MN frequencies and MDA levels and increased the SOD and CAT activity in a concentration dependent manner. The most effective was the highest concentration of HRE (0.12 g/kg body weight). The results suggest that HRE as a natural product with an antioxidant capacity could play a modulatory role against the cellular damage induced by -irradiation. The possible mechanism involved in the radioprotective potential of HRE is discussed.

Q10 of heterotrophic activity during aerobic decomposition of Utricularia breviscapa and its effect on carbon cycling in a tropical lagoon / Q10 da atividade heterotrófica durante a decomposição aeróbia de Utricularia breviscapa e seu efeito na ciclagem do carbono da lagoa do óleo

In this study the Q10 coefficients of heterotrophic activities were measured during aerobic decomposition of Utricularia breviscapa Wright ex Griseb from Óleo lagoon (21° 36' S and 49° 47' W), Luiz Antonio, SP. The bioassays were set up with fragments of U. breviscapa and incubated with lagoon water at distinct temperatures (15.3, 20.8, 25.7 and 30.3 °C). Periodically for 95 days, the concentrations of dissolved oxygen were determined in the bioassays. The results of the temporal variation of dissolved oxygen were fitted to a first-order kinetic model. The stoichiometric relations were calculated on the basis of these fittings. In general, the results allowed us to conclude: i) the oxygen/carbon stoichiometric relations (O/C) varied in function of temperature and time. The temporal variations of the O/C observed in the decomposition of U. breviscapa, suggest that, in the initial phases of the process, low organic carbon concentrations were enough to generate great demands of oxygen, ii) the oxygen consumption coefficients (k d) presented low variation in function of increasing temperature, iii) the increment of the temperature induced a higher consumption of oxygen (COmax) and iv) the simulations indicate that during summer, temperature activates the metabolism of decomposing microbiota.

Neste estudo, foram discutidos os coeficientes Q10 das atividades heterotróficas durante a decomposição aeróbia de Utricularia breviscapa Wright ex Griseb da lagoa do Óleo (21° 36' S e 47° 49' O), Luiz Antônio, SP. Os bioensaios foram realizados com fragmentos de U. breviscapa e água da lagoa sendo incubados em diferentes temperaturas (15,3, 20,8, 25,7 e 30,3 °C). Periodicamente, por 95 dias, as concentrações de oxigênio dissolvido foram determinadas nos bioensaios. Os resultados da variação temporal de oxigênio dissolvido foram ajustados a um modelo cinético de primeira ordem. As relações estequiométricas foram calculadas com base nesses ajustes. De modo geral, os resultados permitiram concluir: i) as relações estequiométricas (O/C) variaram em função da temperatura e do tempo. As variações temporais dos coeficientes estequiométricos observadas na decomposição de U. breviscapa sugerem que, nas fases iniciais do processo, concentrações baixas de carbono orgânico são suficientes para gerar grandes demandas de oxigênio; ii) os coeficientes de consumo de oxigênio (k d) apresentaram baixa variação em função do incremento da temperatura; iii) o incremento da temperatura induziu um maior consumo de oxigênio (COmáx); e iv) as simulações indicaram que, durante o verão, a temperatura favoreceu o aumento do metabolismo da microbiota decompositora.

Oxygen demand during mineralization of aquatic macrophytes from an oxbow lake

This study presents a kinetic model of oxygen consumption during aerobic decomposition of detritus from seven species of aquatic macrophytes: Cabomba furcata, Cyperus giganteus, Egeria najas, Eichhornia azurea, Salvinia auriculata, Oxycaryum cubense and Utricularia breviscapa. The aquatic macrophytes were collected from Óleo Lagoon situated in the Mogi-Guaçu river floodplain (SP, Brazil). Mineralization experiments were performed using the closed bottles method. Incubations made with lake water and macrophytes detritus (500 mL and 200 mg.L-1 (DM), respectively) were maintained during 45 to 80 days at 20 °C under aerobic conditions and darkness. Carbon content of leachates from aquatic macrophytes detritus and dissolved oxygen concentrations were analyzed. From the results we concluded that: i) the decomposition constants differ among macrophytes; these differences being dependent primarily on molecular and elemental composition of detritus and ii) in the short term, most of the oxygen demand seems to depend upon the demineralization of the dissolved carbon fraction.

Nesse estudo foi utilizado um modelo cinético para a descrição dos consumos de oxigênio durante a mineralização aeróbia de detritos de sete espécies de macrófitas aquáticas: Cabomba furcata, Cyperus giganteus, Egeria najas, Eichhornia azurea, Salvinia auriculata, Oxycaryum cubense e Utricularia breviscapa. As macrófitas aquáticas foram coletadas na Lagoa do Óleo, situada na planície de inundação do rio Mogi-Guaçu (SP, Brasil). Os experimentos foram realizados empregando-se incubações similares as de DBO. As incubações foram preparadas com água da lagoa e detritos das macrófitas aquáticas (500 mL e 200 mg.L-1 (PS), respectivamente) e foram mantidas durante 45 a 80 dias a 20 °C, sob condições aeróbias e no escuro. Foram determinados os conteúdos de carbono dos lixiviados dos detritos e os consumos de oxigênio dissolvido durante a mineralização. A partir dos resultados obtidos pôde-se concluir que: i) os coeficientes de mineralização das macrófitas aquáticas diferiram entre si, essas diferenças dependeram principalmente das composições moleculares e elementares dos detritos; e ii) a curto prazo, grande parte da demanda de oxigênio parece depender da mineralização das de carbono dissolvido provenientes da lixiviação.

Mercury contents in aquatic macrophytes from two reservoirs in the Paraíba do Sul: Guandú river system, SE Brazil

O presente estudo apresenta as concentrações de Hg em cinco espécies abundantes de macrófitas aquáticas (Elodea densa, Sagittaria montevidensis, Salvinia auriculata, Pistia stratiotes e Eichhornia crassipes) coletadas em duas represas que recebem águas da transposição do rio Paraíba do Sul, SE do Brasil. A acumulação de Hg nessas espécies e seu papel no transporte de Hg ao longo do sistema fluvial devido ao manejo das macrófitas são discutidos. As concentrações de Hg foram maiores nas macrófitas flutuantes que nas enraizadas. Em geral, as raízes apresentaram maiores concentrações de Hg que as folhas para todas as espécies. As concentrações de Hg variaram de acordo com as espécies entre 46-246 ng.g-1 e 37-314 ng.g-1, respectivamente. Estas concentrações são maiores que aquelas relatadas para macrófitas coletadas em lagos não contaminados no Brasil e em outras regiões tropicais, e similares àquelas relatadas para áreas moderadamente contaminadas. As concentrações de Hg podem ser atribuídas ao transporte fluvial a partir da região industrializada do vale do rio Paraíba do Sul. Uma amostragem intensiva de Pistia stratiotes na represa do Vigário foi realizada para avaliar a capacidade de incorporação de Hg por esta macrófita. Os resultados mostraram uma correlação negativa, significativa, entre as concentrações de Hg e o tamanho dos indivíduos, demonstrando a importância de juvenis desta espécie na absorção de Hg. A retirada periódica de macrófitas da represa, seguida por sua disposição em áreas adjacentes, pode afetar a dinâmica do Hg. Os resultados mostram uma mobilização de 0,52 a 1,3 kg Hg por ano, uma fração significativa da carga total de Hg presente nas águas da represa. A disposição inadequada deste material poderá resultar em um aumento da mobilização de Hg na bacia.