Cadmium ist ein nicht biologisch abbaubares und leicht absorbiertes, transloziertes und akkumuliertes Element in Pflanzengeweben. Dies bedeutet, dass es für Pflanzenwurzelsysteme hochverfügbar ist und selbst in geringen Konzentrationen toxisch sein kann. Zu den Symptomen einer Cadmiumtoxizität gehören oxidativer Stress, Hemmung photosynthetischer Reaktionen und ein gestörter Wurzelstoffwechsel. Durch landwirtschaftliche und industrielle Aktivitäten werden ständig steigende Cadmiumkonzentrationen in der Umwelt nachgewiesen und haben zur Degradation und Kontamination von Böden, Oberflächengewässern und Grundwasser beigetragen. Im Amazonasgebiet sind überschwemmte Ökosysteme ständig anfällig für Kontaminationen, da sie Rezeptoren für Nährstoffe sowie organische und anorganische Schadstoffe, einschließlich Schwermetalle, sind. Die Identifizierung von einheimischen Amazonas-Baumarten mit Potenzial für Phytoextraktion und Toleranz gegenüber Cadmium könnte verwendet werden, um Studien und Phytosanierungsprogramme zur Erhaltung natürlicher Gebiete und zur Wiederherstellung von durch Schwermetalle kontaminierten Umgebungen zu leiten.

(a) Blätter des Amazonas-Baums Virola surinamensis. (b) Biokonzentrationsfaktor in jungen Pflanzen von V. surinamensis, die fünf Cadmiumkonzentrationen (0, 15, 30, 45 und 60 mg) ausgesetzt wurden. ND = nicht erkannt. Unterschiedliche Buchstaben für Cadmiumkonzentrationen in Lösung weisen auf signifikante Unterschiede im Kruskal-Wallis-Test hin (P < 0.05). Mittelwert ± SD, n = 7. Bildnachweise: (a) Seuayan ravina via Wikimedia Commons; (b) Junior et al.

In einer kürzlich in AoBP veröffentlichten Studie Junior- et al. Beurteilung der physiologischen Reaktionen, der Phytoextraktion und der Toleranzkapazität von Jungen Virola surinamensis Pflanzen, die unterschiedlichen Cadmiumkonzentrationen ausgesetzt waren. Die Autoren haben eine Reihe physiologischer Prozesse gemessen und einen Toleranzindex bestimmt, um die Entwicklungsfähigkeit der Pflanze in Gegenwart von Cadmium zu beurteilen. Blattwasserpotential, Stomataleitfähigkeit und Transpiration bei Pflanzen, die Cadmium ausgesetzt waren, reduziert. Niedrigere Werte der maximalen photochemischen Effizienz des Photosystems II, der Elektronentransportrate und des photochemischen Löschkoeffizienten wurden von einer Verringerung der Photosynthese mit steigenden Cadmiumkonzentrationen begleitet. Trotz negativer Auswirkungen von Cadmium auf die meisten gemessenen physiologischen Prozesse zeigte der Verträglichkeitsindex dies an V. surinamensis zeigte eine mittlere/hohe Toleranz gegenüber Cadmium, was darauf hindeutet, dass es für Cadmium-Phytostabilisierungszwecke vielversprechend sein könnte.

Forscher-Highlight

Waldemar Viana de Andrade Júnior hat einen Bachelor-Abschluss in Biowissenschaften von der Federal University of Pará, Brasilien (1996), und einen Master-Abschluss in Biowissenschaften (Tropenbotanik) von der Federal Rural University of Amazonia (UFRA), Brasilien (2013). Derzeit ist Waldemar Doktorand in Forstwissenschaften an der UFRA, Biologe beim Staatssekretär für Umwelt und Nachhaltigkeit (SEMAS) und Professor des Staatssekretärs für Bildung (SEDUC-PA). Er ist Teil der Study of the Biodiversity of Higher Plants Research Group.

Waldemars Forschungsschwerpunkt ist die Ökophysiologie der Pflanzen des oberen Amazonas mit einem Schwerpunkt auf Stressphysiologie und Biochemie. Er interessiert sich für die Identifizierung und das Verständnis, wie sich Amazonas-Baumarten an Wassermangel und Überschwemmungen anpassen, sowie für die Reaktion von Pflanzen auf Schwermetalle wie Cadmium.