Bases para la remediación de sitios contaminados por elementos potencialmente tóxicos en Zimapán, Hgo, México. Aproximación interdisciplinaria.

Abstract

El objetivo del presente trabajo fue estudiar la interacción planta-bacterias endófitas-elementos potencialmente tóxicos (EPT) en un área minera localizada en un clima semiárido en Zimapán, México. El trabajo se dividió en seis capítulos. 1) Características químicas y mineralógicas de depósitos de residuos de mina. Los resultados resaltan la importancia de las características específicas de los residuos de mina para un plan de fitorremediación adecuado. 2) Uso potencial de plantas silvestres en la fitorremediación. Pteridium sp. es adecuado para la fitoestabilización. Aster gymnocephalus, Gnaphalium sp. y Crotalaria pumila son especies potenciales para la fitoextracción. 3) Plantas contra la dispersión atmosférica de partículas que contienen EPT y provienen de residuos de mina (fitobarreras). Todas las plantas que colonizan residuos de mina participaron en la retención de partículas en la superficie de sus hojas. 4) Caracterización transgeneracional de bacterias endófitas de semillas de una planta que coloniza residuos de mina. Las bacterias endófitas solubilizan fosfato, reducen los niveles de etileno y son tolerantes a EPT. Estas características son útiles para el establecimiento exitoso de las plantas en sustratos contaminados con EPT. Tres cepas se observaron en tres generaciones consecutivas de semillas, lo que sugiere la transmisión vertical de ciertas bacterias endófitas. 5) Inoculación de endófitos de semilla y su efecto en el crecimiento y absorción/estabilización de EPT en su planta hospedera. Los resultados variaron de acuerdo al inóculo y a la variable evaluada. Sin embargo, las observaciones indican la aplicación práctica de endófitos de semilla para promover la revegetación y fitoestabilización de EPT. 6) Estudio de la colonización endofítica de bacterias seleccionadas usando una proteína fluorescente. El endófito marcado colonizó los vasos del xilema de raíz y tallo solo en presencia de EPT. Los resultados validan la teoría acerca de la entrada de endófitos a través de la raíz y su migración hacia las semillas por medio del sistema vascular de la planta. De este modo se transmiten a generaciones sucesivas de plantas. Esta información representa avances para el entendimiento de la interacción planta-EPT-microorganismos con fines de fitorremediación. _______________ BASIS FOR REMEDIATION OF SITES CONTAMINATED BY POTENTIALLY TOXIC ELEMENTS IN ZIMAPAN, HGO., MEXICO: INTERDISCLIPLINARY APPROACH. ABSTRACT: The present dissertation was performed to gather knowledge about the responses and interaction of plants-endophytic bacteria-potentially toxic elements (PTEs)-soil in a mining area located in a semi-arid environment, Zimapan, Mexico. To address this objective a set of studies were accomplished. 1) Chemical and mineralogical characterization of deposits of mine residues. Results highlight the importance of specific chemical and mineralogical characteristics of mine residues for an adequate phytoremediation strategy. 2) Potential of pioneer plants colonizing mine residues for use in phytoremediation. Pteridium sp. showed be suitable for phytostabilization; while Aster gymnocephalus, Gnaphalium sp. and Crotalaria pumila might be a potential phytoextractor. 3) Plants against atmospheric dispersion of particles bearing PTEs from mine tailings (phytobarriers). All plants colonizing mine tailings participate retaining particles on leaf surface. 4) Transgenerational characterization of seed endophytes of a pioneer plant colonizing mine residues. Endophytes improve plant nutrition by solubilization of phosphate, reduce levels of ethylene, and are tolerant to PTEs. These traits may explain the success of certain plants on a multi-PTEs contaminated substrate. Three bacterial isolates were observed in three consecutive seed generations suggesting vertical transmission of selected endophytes. 5) Seed endophytes inoculation on plant growth and PTEs uptake/stabilization by their host plant. Results varied according inoculum and evaluated variable. However, outcomes indicate practical applications of seed endophytic bacteria to promote revegetation and phytostabilization of PTEs-contaminated soil. 6) Endophytic plant colonization of selected bacterial strains using fluorescent protein. Labeled bacterial cells colonized the xylem vessels in root and shoots of plants only in the presence of PTEs. The observations support the theory that seed endophytes can enter root cells, move through the xylem and reach different organs (e.g. seeds) and thus they can be transferred to successive plant generations. This new information represents an important step towards a better understanding of PTEs-plant-microorganisms interactions regarding phytoremediation purposes.