Metalheads! Padrões de acumulação extrema de minerais em plantas

A manutenção equilibrada e controlada dos níveis de minerais nos tecidos vegetais é essencial para o crescimento saudável de todas as plantas. No entanto, há variação na quantidade de minerais presentes nos tecidos de diferentes espécies de plantas e na variedade de diferentes minerais que eles acumulam. Em exemplos extremos, algumas espécies de plantas são 'hiperacumuladoras', o que significa que acumulam certos minerais em níveis bem acima dos normalmente encontrados em outras espécies. Há muito interesse nos hiperacumuladores de plantas, tanto do ponto de vista fundamental de como eles alcançam e toleram níveis tão altos de acúmulo mineral, quanto de seu uso potencial para remover minerais contaminantes da terra.

No entanto, falta conhecimento sobre a variedade natural de plantas hiperacumuladoras, como elas se relacionam com determinados tipos de solo e como o acúmulo de determinados minerais em espécies hiperacumuladoras afeta os níveis de outros minerais nessas plantas. Usando espécies de plantas que crescem na região ultradiversa de Sabah, na Malásia, van der Ent e colegas em seu recente Annals of Botany estudo investigar tendências em padrões e níveis de acumulações minerais para entender melhor a variedade de plantas hiperacumuladoras em ambientes naturais, que forma essas hiperacumuladoras assumem e como elas podem alcançar isso.

A região de Sabah, na qual van der Ent e seus colegas se concentram, é conhecida por conter hiperacumuladores de níquel, cobalto e manganês, bem como muitas espécies de plantas que não são hiperacumuladoras. Hiperacumuladores de níquel e outros minerais normalmente crescem em solos ultramáficos (solos com baixo teor de potássio e fósforo essenciais e alto teor de minerais como níquel, manganês e cobalto). A primeira pergunta que os autores fazem é se as plantas que crescem em solos ultramáficos na região de Sabah têm diferenças nas concentrações de minerais foliares em comparação com as plantas que crescem em solos não ultramáficos. Talvez sem surpresa, eles descobriram que as concentrações foliares de plantas que crescem em solos ultramáficos têm uma faixa de concentração muito maior para níquel, cobalto, manganês e alguns outros minerais em comparação com solos não ultramáficos. Curiosamente, no entanto, as plantas em solos ultramáficos mantêm concentrações na mesma faixa de minerais que são tipicamente mais baixos em solos ultramáficos, como potássio e fósforo, como plantas que crescem em solos não ultramáficos.

Relacionado a isso está investigando se existem correlações entre a composição elementar da folha e as condições do solo circundante. van der Ent e colegas descobriram que a maioria das espécies de plantas exclui minerais de alta concentração presentes no solo ultramáfico, reforçando a noção de que, mesmo em solos ultramáficos, as espécies hiperacumuladoras ainda representam apenas uma pequena proporção das espécies de plantas. Como já mencionado, minerais como potássio e fósforo que geralmente são baixos em solos ultramáficos foram geralmente acumulados em níveis mais altos do que no solo circundante, indicando que as plantas nessas áreas tentam ativamente manter as concentrações desses minerais.

Os autores então questionaram se a distribuição do acúmulo mineral nas usinas pesquisadas segue uma distribuição normal ou se há claros desvios dessa distribuição? Eles descobriram que, em solo ultramáfico, todos os minerais testados seguem uma distribuição normal nas folhas, exceto o níquel, que segue uma distribuição claramente bimodal, e o cobalto e o cromo, que seguem distribuições bimodais menos rígidas. As distribuições bimodais indicam que, para esses minerais, as plantas que crescem em solos ultramáficos geralmente se enquadram no modo não-acumulador ou no modo acumulador. Isso indica um cenário em que os hiperacumuladores, particularmente de níquel, não estão na região superior de uma distribuição normal, mas possuem uma característica distinta que é separada da maioria das outras plantas. van der Ent e colegas apontam que estudos anteriores indicaram que essa bimodalidade indica que a característica específica depende de um pequeno número de genes, enquanto uma distribuição normal indica um fundo genético mais complexo.

van der Ent e colegas, portanto, fornecem uma visão mais ampla dos padrões de acumulação mineral de uma variedade de plantas que crescem em solos ultramáficos, além de dar dicas de como os exemplos raros, mas marcantes, de hiperacumuladores podem realizar seu acúmulo incomumente alto de certos nutrientes. Isso provavelmente será de interesse para aqueles que desejam aproveitar plantas hiperacumuladoras para fins de biorremediação, além de aumentar nosso conhecimento de como o conteúdo de nutrientes das plantas pode variar em ambientes reais, e não em condições de laboratório frequentemente estudadas.