Frey Francisco Romero Vargas; Victor Quipuscoa Silvestre; Bertha Roxana Mestas Valdivia; Ronald Demetrio Navarro Oviedo; Kevin David Cervantes Tuero; Yoselin Yoth Machaca Baez; Anthony Diego Macedo Andia; Helen Kinberly Vilca Tisnado; Melissa Karolyn Delgado Osorio

Objetivo

Evaluar los mecanismos de resistencia a Cu, Cr, Pb y Hg para el establecimiento de la estrategia de fitoremediación en Croton leiboldi, Ambrosia fructicosa, Paronichya microphylla y Tarasa operculata.

Resumen:

Sin lugar a duda uno de lo mayores problemas que sufre el Perú es la crisis ambiental, en especial en zonas mineras donde las minas son culpadas de impactar el medio ambiente con metales pesados. Ante la inevitable realidad, es necesario crear alternativas para la remediación de suelos afectados por este problema, así la fitorremediación ofrece grandes ventajas sobre el resto de tecnologías, principalmente debido a nuestra gran biodiversidad. Así, el presente estudio tiene como objetivo evaluar distintas plantas que se desarrollaron en zonas afectadas por metales pesados para determinar su potencial fitorremediador, haciendo uso de técnicas fisiológicas, bioquímicas y proteómicas.

Palabras clave

Fitorremediación, Estrés oxidativo, Proteomica, metales pesados, UNSA, CIENCIACTIVA, CONCYTEC

Problema central

La investigación de potenciales fuentes de germoplasma y la selección e identificación de especies promisorias tolerantes en la tecnología de fitoremediación está siendo documentada. Las características de las plantas con potencial fitorremediador son las siguientes: Tolerancia a la toxicidad por altas concentraciones del metal, acumulación de elevados niveles del metal, rápida tasa de crecimiento, producción de una elevada biomasa y un profundo sistema radicular. La idea de emplear plantas endémicas para fitorremediación está en la identificación de especies hiperacumuladoras; estas, cumplen muy bien los dos primeros requisitos, pero muchas desafortunadamente crecen lentamente y constituyen menos del 2% del reino vegetal. Para ello, la selección de especies tolerantes no hiperacumuladoras que producen mayor biomasa y la caracterización de los mecanismos de resistencia al estrés por metales pesados contituyen el punto de partida para futuros trabajos en transgénesis.

Hipótesis planteada

Las plantas de las especies de Croton leiboldi, Ambrosia fructicosa, Paronichya microphylla y Tarasa operculata, al ser tratadas con distintas concentraciones de Cu, Cr, Hg, Pb, responderán de forma variable de acuerdo a su grado de tolerancia y/o evitamiento, alterando su crecimiento, relacionado con su índice de tolerancia, relación vástago/raíz y acumulo de biomasa y su metabolismo expresado en la estimulación de enzimas antioxidantes y acumulación de componentes no enzimáticos antioxidantes, contenido y proporción de pigmentos fotosintéticos, proteína soluble, malondialdehido (peroxidacion lipídica) y nivel de expresión de proteínas (proteómica) en relación a la bioacumulación de estos metales en los vástagos de tales plantas.

Resultados esperados

- Identificación de la especie mas resistente a acumulación de metales pesados: Cu, Hg, Pb y Cr entre las cuatro especies vegetales del proyecto.
- Obtención de presencia de metales pesados en diferentes partes de las plantas en estudio.
- Niveles de enzimas antioxidantes en las plantas en estudio
- Expresión proteica en las especies en estudio
- Pesos moleculares y secuencia aminoacídica de las proteinas seleccionadas.
- 02 Artículos publicado en revista científica internacional indizada.
- 01 ponencia internacional
- 01 ponencia Nacional
- 07 integrantes del grupo capacitados en Proteomica: Electroforesis bidimensional, espectrometría de masas, bioinformática.
- 02 tesis de pregrado que del título profesional de Biólogo

Impactos esperados

IMPACTO ACADEMICO: Generación de nuevo conocimiento en fitorremediación a partir de especies resistentes a la acumulación de metales pesados e identificación de expresión genética de proteínas caracterizadas con perspectiva a uso de transgenicos

IMPACTO SOCIAL Y REGIONAL: La fitorremediación se considera como una tecnología de largo plazo, que puede requerir de varias cosechas para reducir la concentración de metales pesados (MP) a niveles aceptables. El tiempo requerido depende de la concentración y tipo de MP, de la duración del periodo de crecimiento y de la eficiencia de remoción de la especie utilizada y puede tomar entre uno y 20 años. Debido a que los costos de crecimiento de una planta son mínimos comparados con los de la remoción y sustitución del suelo, el uso de la fitorremediación es muy promisorio. Se ha sugerido que la fitorremediación estaría fácilmente disponible de forma comercial si las propiedades de remoción de metales de las plantas hiperacumuladoras pudieran ser transferidas a especies con elevada biomasa a partir de procesos de mejoramiento genético y/o transgénesis. Por tanto, la caracterización del germoplasma de las distintas especies en este estudio, en cuanto a su capacidad y eficiencia de acumulación de metales en sus tejidos y los mecanismos de resistencia a estos, primeramente nos permitirá distinguir especies sensibles y tolerantes. Luego, las características encontradas en las especies tolerantes pueden ser de amplia utilidad para contribuir programas de mejoramiento genético y/o transgénesis en el desarrollo de especies con un mayor potencial fitorremediador, de mayor biomasa y tolerantes; con el objetivo de disminuir el tiempo de remoción de los MP y así optimizar el proceso de fitorremediación, usando estas plantas en sistemas de gran escala como se ve en la aplicación de humedales artificiales para el tratamiento de efluentes de actividad minera con elevadas cantidades de estos elementos, evitando la contaminación de los suelos y aguas y no comprometiendo la salud de la población.