Seed-Based Compromises and Adaptations in Drought-Resistant Plants Facing Extreme Metal Contamination
Compromis et adaptations basés sur les graines chez les plantes résistantes à la sécheresse confrontées à une contamination métallique extreme
Résumé
Industrial and mining activities have significantly contaminated soils worldwide, making areas unfit for reuse or habitation. Mine tailings often have acidic pH, poor nutrient content, and low microbial biomass, with elevated metal levels toxic to many plants, challenging growth, and development. Phytoremediation, utilizing metal-tolerant or accumulating plants for metal(loid) stabilization, transformation, or extraction from contaminated sites, is gaining industrial traction. Therefore, understanding plant physiological and biochemical adaptation processes to stress is crucial. This study focuses on the halophyte Atriplex lentiformis, which tolerates high metal levels (Zn, Cd, As, and Pb). We investigated its reproductive strategies and metal homeostasis mechanisms in seeds using Synchrotron X-ray Fluorescence Microscopy (XFM) and tomography. Our findings show toxic metals mainly located in maternal tissues surrounding the seeds, with high zinc levels in embryos from polluted areas, indicating unique adaptation mechanisms. This research deepens our understanding of plant trace element cycling in disturbed ecosystems.
Les activités industrielles et minières ont significativement contaminé les sols à travers le monde, rendant certaines zones inaptes à la réutilisation ou à l'habitation. Les résidus de mine présentent souvent un pH acide, un faible contenu en nutriments et une faible biomasse microbienne, avec des niveaux de métaux élevés qui sont toxiques pour de nombreuses plantes, ce qui représente un défi pour leur croissance et leur développement. La phytoremédiation, qui utilise des plantes tolérantes ou accumulatrices de métaux pour la stabilisation, la transformation ou l'extraction de métaux(loïdes) des sites contaminés, gagne en traction industrielle. Par conséquent, comprendre les processus d'adaptation physiologique et biochimique des plantes au stress est crucial. Cette étude se concentre sur l'halophyte Atriplex lentiformis, qui tolère des niveaux élevés de métaux (Zn, Cd, As et Pb). Nous avons étudié ses stratégies reproductives et ses mécanismes d'homéostasie métallique dans les graines en utilisant la microscopie à fluorescence de rayons X par synchrotron (XFM) et la tomographie. Nos résultats montrent que les métaux toxiques se situent principalement dans les tissus maternels entourant les graines, avec des niveaux élevés de zinc dans les embryons des zones polluées, indiquant des mécanismes d'adaptation uniques. Cette recherche approfondit notre compréhension du cycle des éléments traces dans les écosystèmes perturbés.
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