Assessment of phytoremediation potential of native plant species naturally growing in a heavy metal-polluted industrial soils / Avaliação do potencial fitorremediador de espécies vegetais nativas que crescem naturalmente em solos industriais poluídos por metais pesados

The present study was carried out in Hayat Abad Industrial Estate located in Peshawar to assess the levels of cadmium (Cd) that were present in the soil as well as the plant parts (Roots and shoots). To evaluate the phytoremediation potential of the plants different factors i.e. Bioconcentration Factor (BCF), Translocation Factor (TF), and Bioaccumulation Coefficient were determined. These plants were grown in their native habitats (BAC). We have analysed, cadmium concentration from soil which are collected from 50 different locations ranged from 11.54 mg/Kg (the lowest) to 89.80 mg/Kg (highest). The maximum concentration (89.80 mg/Kg) of cadmium was found in HIE-ST-16L Marble City and HIE-ST-7 Bryon Pharma (88.51 mg/Kg) while its minimum concentration (12.47 mg/Kg) were detected in the soil of Site (HIE-ST-14L Royal PVC Pipe) and (11.54 mg/Kg) at the site (HIE-ST-11 Aries Pharma). Most plant species showed huge potential for plant based approaches like phyto-extraction and phytoremediation. They also showed the potential for phyto-stabilization as well. Based on the concentration of cadmium the most efficient plants for phytoextraction were Cnicus benedictus, Parthenium hysterophorus, Verbesina encelioides, Conyza canadensis, Xanthium strumarium, Chenopodium album, Amaranthus viridis, Chenopodiastrum murale, Prosopis juliflora, Convolvulus arvensis, Stellaria media, Arenaria serpyllifolia, Cerastium dichotomum, Chrozophora tinctoria, Mirabilis jalapa, Medicago polymorpha, Lathyrus aphaca, Dalbergia sissoo, Melilotus indicus and Anagallis arvensis. The cadmium heavy metals in the examined soil were effectively removed by these plant species. Cerastium dichotomum, and Chenopodium murale were reported to be effective in phyto-stabilizing Cd based on concentrations of selected metals in roots and BCFs, TFs, and BACs values.

O presente estudo foi realizado em Hayat Abad Industrial Estate, localizado em Peshawar, para avaliar os níveis de cádmio (Cd) que estavam presentes no solo, bem como nas partes da planta (raízes e brotos). Para avaliar o potencial de fitorremediação das plantas foram determinados diferentes fatores, ou seja, Fator de Bioconcentração (BCF), Fator de Translocação (TF) e Coeficiente de Bioacumulação. Essas plantas foram cultivadas em seus habitats nativos (BAC). Analisamos a concentração de cádmio do solo coletada em 50 locais diferentes, variando de 11,54 mg/Kg (o mais baixo) a 89,80 mg/Kg (o mais alto). A concentração máxima (89,80 mg/Kg) de cádmio foi encontrada em HIE-ST-16L Marble City e HIE-ST-7 Bryon Pharma (88,51 mg/Kg) enquanto sua concentração mínima (12,47 mg/Kg) foi detectada no solo do local (HIE-ST-14L Royal PVC Pipe) e (11,54 mg/Kg) no local (HIE-ST-11 Aries Pharma). A maioria das espécies de plantas mostrou um enorme potencial para abordagens baseadas em plantas, como fitoextração e fitorremediação. Eles também mostraram o potencial de fitoestabilização. Com base na concentração de cádmio, as plantas mais eficientes para fitoextração foram Cnicus benedictus, Parthenium hysterophorus, Verbesina encelioides, Conyza canadensis, Xanthium strumarium, Chenopodium album, Amaranthus viridis, Chenopodiastrum murale, Prosopis juliflora, Convolvulus arvensis, Stellaria media, Arenaria serpyllifolia, Cerastium dichotomum, Chrozophora tinctoria, Mirabilis jalapa, Medicago polymorpha, Lathyrus aphaca, Dalbergia sissoo, Melilotus indicus e Anagallis arvensis. Os metais pesados ​​de cádmio no solo examinado foram efetivamente removidos por essas espécies de plantas. Cerastium dichotomum e Chenopodium murale foram relatados como eficazes na fitoestabilização do Cd com base nas concentrações de metais selecionados nas raízes e nos valores de BCFs, TFs e BACs.

Exogenous Ca/Mg quotient reduces the inhibitory effects of PEG induced osmotic stress on Avena sativa L / O quociente de Ca/Mg exógeno reduz os efeitos inibitórios do estresse osmótico induzido por PEG em Avena sativa L

Drought is one of the most damaging abiotic stress that hinder plant growth and development. The present study aimed to determine the effects of various Ca/Mg quotients under polyethylene glycol (PEG)-induced osmotic stress on growth, uptake and translocation of Ca and Mg in Avena sativa (L). Plants were grown in nutrient solution supplemented with three different Ca/Mg molar quotients (0.18, 2, and 4). After 30 days plants were exposed to two different PEG (Polyethylene glycol) concentrations (0.6 MPa & 0.2 MPa) for 8 days, and solutions were renewed after 4 days. A solution containing Ca and Mg nutrients has mitigated the negative impact caused via osmotic stress on relative growth rate (RGR), absolute growth rate (AGR), crop growth rate (CGR), leaf area ratio (LAR), Leaf index ratio (LAI), root-shoot ratio (RSR), water use efficiency (WUE) and net assimilation rate (NAR). In addition, it adversely affected germination parameters, including final emergence percentage (FEP), mean germination time (MGT), Timson germination Index (TGI), germination rate index (GRI) and percent field capacity (%FC), of oat (Avena sativa L.). Mg and Ca in shoot and root and Ca translocation factor decreased with increasing Ca in solution, while Mg translocation factor increased with increasing Ca in nutrient solution. In this work, the combined effects of various Ca/Mg quotients and osmotic stress produced by polyethylene glycol (PEG) in different concentrations (0.6 MPa, 0.2 MPa) on the growth and element uptake of Avena sativa L. are examined. As a result, the Ca/Mg Quotient may naturally combat the moderate drought stress experienced by field crops.

A seca é um dos estresses abióticos mais prejudiciais que dificultam o crescimento e o desenvolvimento das plantas. O presente estudo teve como objetivo determinar os efeitos de vários quocientes de Ca/Mg sob estresse osmótico induzido por polietilenoglicol (PEG) no crescimento, absorção e translocação de Ca e Mg em Avena sativa L. As plantas foram cultivadas em solução nutritiva suplementada com três diferentes quocientes molares de Ca/Mg (0,18, 2 e 4). Após 30 dias, as plantas foram expostas a duas concentrações diferentes de PEG (0,6 MPa e 0,2 MPa) por 8 dias, e as soluções foram renovadas após 4 dias. Uma solução contendo os nutrientes Ca e Mg mitigou o impacto negativo causado por estresse osmótico na taxa de crescimento relativo (RGR), taxa de crescimento absoluto (AGR), taxa de crescimento da cultura (CGR), razão de área foliar (LAR), razão de índice foliar (LAI), razão raiz-parte aérea (RSR), eficiência do uso da água (WUE) e taxa de assimilação líquida (NAR). Além disso, afetou negativamente os parâmetros de germinação, incluindo porcentagem final de emergência (FEP), tempo médio de germinação (MGT), índice de germinação de Timson (TGI), índice de taxa de germinação (GRI) e capacidade de campo percentual (%FC) de aveia (Avena sativa L.). O Mg e o Ca na parte aérea e raiz e o fator de translocação de Ca diminuíram com o aumento de Ca em solução, enquanto o fator de translocação de Mg aumentou com o aumento de Ca em solução nutritiva. Neste trabalho, são examinados os efeitos combinados de vários quocientes de Ca/Mg e estresse osmótico produzido por PEG em diferentes concentrações (0,6 MPa e 0,2 MPa) no crescimento e na absorção de elementos de Avena sativa L. Como resultado, o quociente de Ca/Mg pode combater naturalmente o estresse hídrico moderado experimentado pelas lavouras.