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1 *******Cambios morfológicos producidos por el Cadmio en meristemos radiculares de cebolla (Allium cepa L.) Efecto mitotoxico del Cadmio en células meristematicas de la cebolla Allium cepa L. Mitotoxic effect of Cadmium on meristematic cell of the onion Allium cepa L. David Ariza D.; Angie Pinilla R. [email protected]; [email protected] Universidad de Bogotá Jorge Tadeo Lozano Resumen. El cadmio es un metal pesado que se encuentra a lo largo de la corteza terrestre, en la actualidad es ampliamente utilizado en la industria y es considerado como un contaminante ambiental por sus efectos tóxicos debido a su acumulación en los organismos principalmente por la ingesta de alimentos, agua y aire contaminados y en altas concentraciones provoca alteraciones estructurales a nivel celular. En el presente informe se realizó una comparación detallada de los cambios morfológicos en células vegetales producidos por el cadmio, así como los principales estadios mitóticos presentes en las células expuestas al metal en meristemos radiculares de cebolla (Allium cepa L). A objetivo de esclarecer y comprobar los principales efectos estructurales del cadmio propuestos por otros autores. Las cebollas se cultivaron en agua destilada y desionisada con el fin de promover el crecimiento radicular, algunas de las raíces desarrolladas se trataron con una solución de cloruro de cadmio 0.1M (CdCl2) y otras se dejaron reposar en agua durante aproximadamente 1 hora en ambos casos. El análisis microscópico revelo variaciones en estadios mitóticos en células expuestas al cadmio con respecto al control en agua, se observaron cambios en la estructura celular tales como vacuolas de diferentes tamaños y deformación de la pared celular. Los resultados obtenidos indican que el cadmio produce un efecto citotóxico y mitotoxico en las células induciendo posibles alteraciones en el funcionamiento óptimo de la célula. Palabras clave: Cadmio. Citotoxicidad. Alteraciones morfológicas. Mitosis. Abstract. Cadmium is a heavy metal that is found along the Earth's crust, nowadays it is widely used in the industry and is considered as an environmental contaminant by its toxic effects due to its accumulation in organisms mainly by the Ingestion of contaminated food, water and air and in high concentrations causes structural alterations at the cellular level. In the present report, a detailed comparison of the morphological changes in plant cells produced by cadmium, as well as the main mitotic stages present in the cells exposed to the metal in meristems root onions (Allium cepa L). A objective of clarifying and verifying the main structural effects of cadmium proposed by other authors. The onions were cultivated in distilled and deionized water in order to promote root growth, some of the roots developed were treated with a solution of cadmium chloride 0.1M (CdCl2) and others were allowed to rest in water for approximately 1 hour in both cases. The microscopic analysis revealed variations in mitotic stages in cadmium-exposed cells with respect to water control, changes in cell structure such as vacuoles of different sizes and deformation of the cell wall were observed. The results obtained indicate that cadmium produces a cytotoxic and mitotoxic effect in cells inducing possible alterations in the optimal functioning of the cell. Key words: Cadmium. Cytotoxicity. Morphological alterations. Mitosis.

2 Introducción. El cadmio (Cd), es un metal pesado que se obtiene como subproducto del procesamiento de metales como el zinc (Zn) y el cobre (Cu), con alto potencial contaminante y toxicidad. El metal se acumula en el ambiente como resultado de las actividades industriales (Farkas y col. 2007; Pan y col. 2009), La exposición crónica al Cd puede causar efectos adversos en riñón, hígado, pulmón y páncreas (Satarug y col. 2010); de forma que una exposición prolongada puede causar daño en el túbulo renal y alteraciones en el metabolismo de la vitamina D (20). Cuando se alcanzan niveles críticos del metal en sangre (> 100 mg/g de tejido en humanos), se producen nefropatías, proteinurias y glucosurias (6). Los ríos contaminados con Cd pueden irrigar tierras de cultivos, además de que el Cd es capaz de combinarse con otros elementos y formar compuestos tales como cloruros, óxidos, sulfuros y de esta manera unirse fuertemente a las partículas del suelo. Se considera que la mayor cantidad de Cd en el suelo proviene del uso de fertilizantes de fosfatos para la agricultura, lo cual produce que se acumule a lo largo de la cadena alimenticia en plantas y animales. En la planta, el cadmio se acumula preferentemente en la raíz retenido en la vacuola de las células, y solo una pequeña parte es transportada a la parte aérea de la planta concentrándose en orden decreciente en tallos, hojas, frutos y semillas (Chan y Hale 2004). En las cebollas A. cepa la exposición a cadmio produce reducción de la actividad ATPasa de la membrana plasmática, (Astolfi et al. 2005), alteraciones en la funcionalidad de la membrana plasmática (Fodor et al. 1995; Sandalio et al. 2001) y desequilibrios en el metabolismo del cloroplasto, inhibiendo la síntesis de clorofila y reduciendo la actividad de enzimas implicadas en la fijación de CO2 (Ali et al. 2000; Maksymiec et al. 2007). Investigaciones previas han sugerido que el estudio de las alteraciones en el Indice Mitótico (IM), bloqueo del crecimiento e inducción de aberraciones cromosómicas (AC), son dosímetros biológicos para el estudio potencial de sustancias mutagénicas y carcinogénicas como el cadmio, presentes en el ambiente como contaminantes (6; 17;), varios estudios previos también resaltan toxicidad a otros metales pesados tales como el plomo, arsénico, zinc y aluminio, lo cual indica la susceptibilidad de las plantas a la toxicidad en el suelo, agua y aire (citar articulo). El objetivo del presente informe es evidenciar los posibles cambios morfológicos inducidos por el cadmio en las células radiculares de A. cepa, a fin de identificar cuáles son los efectos de una exposición a una concentración determinada de cadmio en las células vegetales. Materiales y Métodos Como material de estudio se utilizó meristemos radiculares de A. cepa, debido a que como las estructuras radiculares se encuentran en constante crecimiento se hallan células en mitosis continua, este organismo se considera uno de los mejores modelos biológicos para el estudio del efecto de contaminantes ambientales por ser de bajo costo, fácil manipulación y tener cromosomas fáciles de observar. (cita bibliográfica) (1214). Se utilizaron 15 bulbos de cebolla y se mantuvieron en agua destilada y desionisada por aproximadamente 10 días, una vez que las raíces alcanzaron una longitud optima, se retiraron los meristemos apicales y se coloraron algunos en agua (control) y otros en una solución acuosa de cloruro de cadmio 0.1M (CdCl2) durante aproximadamente 1 hora, el análisis se llevó a cabo con un meristemo de aproximadamente 4mm por procedimiento, para cada control se realizó con 5 repeticiones y un solo procedimiento para el meristemo con cloruro de cadmio. Posteriormente, se procedió a realizar el montaje de las placas. Se colocó cada meristemo en un portaobjetos de vidrio de 8cm * 2.5cm, A cada meristemo se le adiciono inicialmente una gota de ácido clorhídrico 0.2N (HCl) y se dejó en reposo por 3 minutos, luego de este tiempo se procedió a eliminar el exceso y se le adiciono una gota de Orceina A y se dejó reposar nuevamente durante 5 minutos, al cabo de este tiempo se retiró el exceso y se adiciono una gota de Orceina B al cabo de 1 minuto se lavó el exceso. Finalmente se

3 colocó el cubreobjetos sobre cada meristemo y se presionó hasta el punto de dejar una capa uniforme de masa celular. Se procedió a realizar el análisis microscópico por medio de un microscopio Primo Star marca Carl Ceiss.