Una hiperacumuladora es una planta capaz de crecer en suelo o agua con concentraciones muy altas de metales , absorbiendo estos metales a través de sus raíces y concentrando niveles extremadamente altos de metales en sus tejidos. [1] Los metales se concentran a niveles que son tóxicos para especies estrechamente relacionadas que no están adaptadas para crecer en suelos metalíferos. En comparación con las especies que no son hiperacumuladoras, las raíces hiperacumuladoras extraen el metal del suelo a un ritmo mayor, lo transfieren más rápidamente a sus brotes y almacenan grandes cantidades en hojas y raíces. [1] [2] Se ha demostrado que la capacidad de hiperacumular metales tóxicos en comparación con especies relacionadas se debe a diferenciasexpresión génica y regulación de los mismos genes en ambas plantas. [1]
Las plantas hiperacumuladoras son de interés por su capacidad para extraer metales de los suelos de sitios contaminados ( fitorremediación ) para devolver el ecosistema a un estado menos tóxico. Las plantas también tienen potencial para ser utilizadas para extraer metales de suelos con concentraciones muy altas ( fitominería ) cultivando las plantas y luego cosechándolas para obtener los metales en sus tejidos. [1]
La ventaja genética de la hiperacumulación de metales puede ser que los niveles tóxicos de metales pesados en las hojas disuadan a los herbívoros o aumenten la toxicidad de otros metabolitos antiherbívoros. [1]
Los metales se acumulan predominantemente en las raíces, lo que provoca una relación desequilibrada entre el brote y la raíz de las concentraciones de metales en la mayoría de las plantas. Sin embargo, en las hiperacumuladoras, la proporción entre el brote y la raíz de las concentraciones de metales es anormalmente más alta en las hojas y mucho más baja en las raíces. [3] A medida que ocurre este proceso, los metales se transportan eficientemente de la raíz al brote como una capacidad mejorada para proteger las raíces de la toxicidad del metal. [3]
Profundizando en la tolerancia: a lo largo de la investigación de la hiperacumulación, existe un enigma con la tolerancia. Hay varias interpretaciones diferentes de la tolerancia asociada con la acumulación; sin embargo, hay algunas similitudes. La evidencia ha transmitido que los rasgos de tolerancia y acumulación están separados entre sí y están moderados por mecanismos genéticos y fisiológicos. [4] Además, los mecanismos fisiológicos, en relación con la tolerancia, se clasifican en exclusión: cuando se bloquea el movimiento de metales en las interfases suelo/raíz o raíz/tallo, o acumulación: cuando la absorción de metales que se han extraído como no tóxicos están permitidos en las partes aéreas de la planta. [5]
Hay ciertas características que son específicas de ciertas especies. Por ejemplo, cuando se le presentó un bajo suministro de zinc, Thlaspi caerulescens acumuló concentraciones de zinc más altas en comparación con otras especies de plantas no acumuladoras. [6] Evidencia adicional indicó que cuando T. caerulescens se cultivó en suelo con una cantidad adecuada de contaminación, la especie acumuló una cantidad de zinc que fue de 24 a 60 veces más que Raphanus sativus (rábano). [6]Además, la capacidad de manipular experimentalmente las concentraciones de metales en el suelo con enmiendas del suelo ha permitido a los investigadores identificar las concentraciones máximas en el suelo que las especies de hiperacumulación pueden tolerar y las concentraciones mínimas en el suelo para alcanzar la hiperacumulación. [3] Además, con estos hallazgos, surgieron dos categorías distintas de hiperacumulación, hiperacumulación activa y pasiva. [3] La hiperacumulación activa se logra con concentraciones en el suelo relativamente bajas. La hiperacumulación pasiva es inducida por concentraciones en el suelo extremadamente altas. [3]