Changes caused by heavy metals in micronutrient content and antioxidant system of forage grasses used for phytoremediation: an overview

Английский. ABSTRACT: An increase in the content of heavy metals in the environment causes many socio-environmental problems, and phytoremediation is a tool to reduce the environmental impact caused by these elements, with prospects for the use of forage grasses. This group of plants features characteristics for the environment-decontamination process, but further studies are necessary about the damages caused by heavy metals on the uptake of cationic micronutrients and on the antioxidant system, which are essential processes for the growth of plants in contaminated sites. Exposure of forage grasses to heavy metals results in a lower content of Mn in the shoots of almost all plants, but the contents of Cu, Fe, and Zn vary according to heavy metal and forage grass. Activities of enzymes superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX), catalase (CAT), and guaiacol peroxidase (GPX) usually increase to reduce the oxidative stress induced by heavy metals, but when the content of any of these metals is high, enzymatic activity is decreased. Scale of toxicity of heavy metals to forage grasses can be described as: Pb ≈ Cr > Cd ≈ As > Zn ≈ Cu ≈ Ni > Mn.

португальский. RESUMO: O aumento da concentração de metais pesados no ambiente provoca muitos problemas sócioambientais, de forma que a fitorremediação é uma ferramenta para diminuir o impacto ambiental causado por metais pesados, com perspectivas para o uso de gramíneas forrageiras. Esse grupo de plantas apresenta características desejáveis para o processo de descontaminação do ambiente, mas é necessária a realização de mais estudos acerca dos danos causados por metais pesados na absorção de micronutrientes catiônicos e no sistema antioxidante, que são processos fundamentais para o crescimento de plantas em locais contaminados. A exposição das gramíneas forrageiras aos metais pesados diminui a concentração de Mn na parte aérea de quase todas as plantas, mas as concentrações de Cu, Fe e Zn variam em função do metal pesado e da gramínea. As atividades das enzimas superóxido dismutase (SOD), ascorbato peroxidase (APX), catalase (CAT) e guaiacol peroxidase (GPX) quase sempre aumentam para diminuir o estresse oxidativo induzido pelos metais pesados, mas, quando a concentração do metal é alta, a atividade enzimática diminui. A escala de toxicidade dos metais pesados para as gramíneas forrageiras pode ser descrita como: Pb ≈ Cr > Cd ≈ As > Zn ≈ Cu ≈ Ni > Mn.