Metabolomic and Biochemical analysis of Pb accumulation and tolerance in Hirschfeldia incana | Étude métabolomique et biochimique de la tolérance et l'accumulation du Pb chez Hirschfeldia incana

International audience

英语. Phytoremediation is an ecological method based on the use of tolerant and (hyper)accumulator plants to rehabilitate sites polluted by heavy metals. For a better use of these plants, a deep understanding of the mechanisms that control metal tolerance and accumulation is needed. The Brassicaceae Hirschfeldia incana grows naturally in contaminated sites. Under these conditions, it exhibits significant biomass and a high capacity for lead tolerance and accumulation (1; 2). To optimize its use in Pb phytoremediation processes, we analyzed the variation of metabolomic profile by GC-MS in H.incana plants treated with Pb for 3 and 15 days. The metabolomic analysis of the organic fraction of H.incana’s aerial part showed an increase in the concentration of organic acids since the first days of treatment and a decrease in the concentration of membrane lipids and steroids, thus revealing signs of toxicity in form of lipid peroxidation. On the other hand, after 15 days of treatment, an increase in the total concentration of lipids and steroids was reported, indicating a sort of adaptation of H.incana to Pb stress. A comparison of enzyme activities and MDA content between Pb-treated and untreated plants showed a decrease in peroxidase activity and a slight increase in catalase activity after 15 days of treatment. MDA content decreased after 3 days of treatment and then increased after 15 days of treatment. Our results suggest that the plant compensates lipid peroxidation by activating other lipid biosynthetic pathways which explain the augmentation of lipid amount in 15 days treated plants.

法语. La phytoremédiation est une méthode écologique basée sur l’utilisation des plantes tolérantes et (hyper)accumulatrices pour la réhabilitation des sites miniers pollués par les métaux lourds. Pour une meilleure utilisation de ces plantes, une connaissance approfondie des mécanismes qui contrôlent la tolérance et l’accumulation des métaux demeure nécessaire. La Brassicacée Hirschfeldia incana pousse naturellement dans les sites contaminés. Dans ces conditions, elle présente une biomasse importante et une forte capacité de tolérance et d’accumulation du plomb (1, 2). Afin d’optimiser son utilisation dans des procédés de phytoremédiation du plomb, nous avons analysé les variations du profil métabolomique par GC-MS des plantes d’H.incana traitées par le Pb pendant 3 et 15 jours. L’analyse métabolomique de la fraction organique de la partie aérienne d’H.incana a montré une augmentation de la concentration des acides organiques dès le début du traitement et une diminution de la concentration des lipides membranaires et des stéroïdes révélant ainsi des signes de toxicité. En revanche, la concentration des lipides et des stéroïdes a augmenté après 15 jours du traitement. Une comparaison des activités enzymatiques et de la teneur en MDA entre des plantes traitées et non traitées a montré une diminution de l’activité de peroxydase et une augmentation de l’activité de catalase après 15 jours du traitement. La teneur en MDA a diminué chez les plantes traitées pendant 3 jours et a augmenté après 15 jours du traitement. Ces résultats suggèrent que probablement la plante compense la dégradation des lipides par activation d’autres voies de biosynthèses des lipides.