Evaluation of the cadmium accumulation in tamarillo cells by indirect electrochemical detection of cisteine-rich peptides

Main Article Content

Marjorie Montero-Jimenez
Patricio Espinoza-Montero
Mauricio Criollo
Mónica Jadán
Lenys Fernández

Abstract

The accumulation of Cd(II) by tamarillo (Solanum Betaceum) cells was evaluated through the detection of cysteine-rich peptides. It was used the method of electrochemical generation of iodine. These compounds are synthesized in the plant when it is contaminated by metals. The calibration curve obtained indicates a linear range from 0 to 250 µmol L-1, with a detection limit of 4.82 µmol L-1 (3.3s/m). The concentration of peptides in cell suspensions increases with the CdSO4 concentration and the exposure time. The results indicate that tamarillo cells accumulate cadmium. During 5 days of exposure and 100 µmol L-1 CdSO4, the cells of the suspension still do not suffer from apoptosis. The proposed method shows useful characteristics for monitoring heavy metals in growing plants.

Downloads

Download data is not yet available.

Article Details

Section
Cientific papers

References

Acosta, S., & Pozo, P. (2013). Determinación de cadmio en la almendra de cacao (Theobroma cacao) de cinco fincas ubicadas en la vía Santo Domingo-Esmeraldas, mediante espectrofotometría de absorción atómica con horno de grafito. infoANALÍTICA, 1(1). 69-82.

Anjum, N., Aref, I., Duarte, A., Pereira, E., Ahmad, I., & Iqbal, M. (2014). Glutathione and proline can coordinately make plants withstand the joint attack of metal (loid) and salinity stresses. Frontiers in plant science, 162(5), 1-4.

Arahana, V., Cabrera, A., & Torres, M. (2010). Propagación de tomate de árbol (Solanum betaceum) vía embriogénesis somática. ACI Avances en Ciencias e Ingenierías, 2(2), B16-B21.

Barrio, J., Cano, E., Arrroyo, M., Pardo, A. I., Chamón, J., & Madrid, A. U. (2005). Investigación sobre el proceso de estabilización y limpieza por reducción potenciostática de un plomo epigráfico romano. In Actas del II Congreso del Grupo Español del IIC. Investigación en Conservación y Restauración, Barcelona [CD].

Bentley, C., Bond, A., Hollenkamp, A., Mahon, P., & Zhang, J. (2013). Concentration and electrode material dependence of the voltammetric response of iodide on platinum, glassy carbon and boron-doped diamond in the room temperature ionic liquid 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide. Electrochimica Acta, 109, 554-561.

Boqué, R. (2005). La selectividad en análisis químico. Técnicas de Laboratorio, 299, 878-881.

Boqué, R., Maroto, A., Riu, J., & Rius, F. X. (2002). Validation of analytical methods. Grasas y Aceites, 53(1), 128-143.

Borrero, M. (2007). Protocolo para la Regeneración a partir de Explantes de Hojas de Cinco Variedades de Ecuatorianas de Tomate de Árbol (Solanum Betaceum). Recuperado de: http://repositorio.usfq.edu.ec/bitstream/23000/795/1/84516.pdf (Julio, 2017).

Carrera E. (2014). Establecimiento de suspensiones celulares a partir de segmentos foliares de Valeriana pyramidalis Kunth y estudio del efecto de la hormona GA3 en germinación “in vitro” de sus semillas. Recuperado de: http://repositorio.espe.edu.ec/xmlui/bitstream/handle/21000/9778/T-ESPE-048703.pdf?sequence=1&isAllowed=y (abril, 2018).

Cereser, C., Guichard, J., Drai, J., Bannier, E., Garcia, I., Boget, S., & Revol, A. (2001). Quantitation of reduced and total glutathione at the femtomole level by high-performance liquid chromatography with fluorescence detection: application to red blood cells and cultured fibroblasts. Journal of Chromatography B: Biomedical Sciences and Applications, 752(1), 123-132.

Dieckhaus, C. M., Fernández-Metzler, C. L., King, R., Krolikowski, P. H., & Baillie, T. A. (2005). Negative ion tandem mass spectrometry for the detection of glutathione conjugates. Chemical research in toxicology, 18(4), 630-638.

Fojta, M., Fojtová, M., Havran, L., Pivoňková, H., Dorčák, V., & Šestáková, I. (2006). Electrochemical monitoring of phytochelatin accumulation in Nicotiana tabacum cells exposed to sub-cytotoxic and cytotoxic levels of cadmium. Analytica Chimica Acta, 558(1), 171-178.

González, M., Valero, E., & Compton, R. (2016). Iodine mediated electrochemical detection of thiols in plant extracts using platinum screen-printed electrodes. Sensors and Actuators B: Chemical, 236, 1-7.

Grajales, M., Palacios, F., & López, J. E. (2007). Disolución de platino en ácido clorhídrico inducida por voltaje alterno. El hombre y la máquina, (28). 46-53.

Ju, J., Zhang, R., & Chen, W. (2016). Photochemical deposition of surface-clean silver nanoparticles on nitrogen-doped graphene quantum dots for sensitive colorimetric detection of glutathione. Sensors and Actuators B: Chemical, 228, 66-73.

Lee, P., Goncalves, L., & Compton, R. (2015). Electrochemical determination of free and total glutathione in human saliva samples. Sensors and Actuators B: Chemical, 221, 962-968.

León, F., Viteri, D., y Cevallos, A. (2004). Manual del cultivo de tomate de árbol. Obtenido de: http://repositorio.iniap.gob.ec/bitstream/41000/827/4/iniapscm61.pdf (Julio, 2017)

Li, M., Wu, X., Wang, Y., Li, Y., Zhu, W., & James, T. D. (2014). A near-infrared colorimetric fluorescent chemodosimeter for the detection of glutathione in living cells. Chemical Communications, 50(14), 1751-1753.

López J. D. (2017). Determinación de Cadmio y Plomo en Soya (Glycine Max l.) En grano, en polvo y líquida comercializada en la ciudad de Guayaquil-Ecuador (Tesis de grado), Facultad de Ciencias Naturales. Universidad de Guayaquil, Ecuador.

López, M., Arbona, V., Pérez, R., Zandalinas, S., & Gómez, A. (2014). Effect of cadmium and calcium treatments on phytochelatin and glutathione levels in citrus plants. Plant Biology, 16(1), 79-87.

Lv, Y., Yang, L., Mao, X., Lu, M., Zhao, J., & Yin, Y. (2016). Electrochemical detection of glutathione based on Hg 2+-mediated strand displacement reaction strategy. Biosensors and Bioelectronics, 85, 664-668.

Martí, L., Burba, J. & Cavagnaro, M. (2002). Metales pesados en fertilizantes fosfatados, nitrogenados y mixtos. Revista de la Facultad de Ciencias Agrarias UNCuyo. XXXIV (2).43-48.

Narváez-Ortiz, W. A., Benavides-Mendoza, A., Robledo-Torres, V., & Mendoza-Villarreal, R. (2013). Efectividad del lodo textil en la producción y composición química del fruto de tomate. Revista mexicana de ciencias agrícolas, 4(1), 129-141.

Niu, L. Y., Guan, Y. S., Chen, Y. Z., Wu, L. Z., Tung, C. H., & Yang, Q. Z. (2012). BODIPY-based ratiometric fluorescent sensor for highly selective detection of glutathione over cysteine and homocysteine. Journal of the American Chemical Society, 134(46), 18928-18931.

Reyes, Y., Vergara, I., Torres, O., Díaz, M., & González, E. (2016). Contaminación por metales pesados: Implicaciones en salud, ambiente y seguridad alimentaria. Ingeniería Investigación y Desarrollo, 16(2), 66-77.

Rodríguez, J. R., Hung, M., & Lavaut, M. G. (2009). Validación del método de determinación de uniformidad de contenido en tabletas de Dipirona de 300 mg en el laboratorio farmacéutico oriente. Revista Cubana de química, 21(2), 66-69.

Sánchez, L., & Alvarenga, S. (2015). Callogénesis y establecimiento del cultivo de células en suspensión de Uncaria tomentosa (Willd.) DC (uña de gato). Revista Tecnología en Marcha, 28(1), 105-120.

Sandoval, C. & Calispa, A. (2015). Guía de buenas prácticas agrícolas para el tomate de árbol (Solamun Betaceum). Resolución Técnica N°-0038. Otenido de: http://www.agrocalidad.gob.ec/wp-content/uploads/pdf/inocuidad/guia-tomate-arbol-min.pdf (Julio,2017).

Šelešovská, R., Fojta, M., Navrátil, T., & Chýlková, J. (2007). Brdička-type processes of cysteine and cysteine-containing peptides on silver amalgam electrodes. Analytica chimica acta, 582(2), 344-352.

Torres, A. (2012). Caracterización física, química y compuestos bioactivos de pulpa madura de tomate de árbol (Cyphomandra betacea)(Cav.) Sendtn. Archivos Latinoamericanos de Nutrición, 62(4), 381-388.

Valero, E., González, M., Batchelor C., & Compton, R. (2016). Halogen mediated voltammetric oxidation of biological thiols and disulfides. Analyst, 141(1), 144-149.

Vázquez, A. Validación de métodos analíticos. Obtenido de: http://tesis.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/14634/aydedvazquezmoreno.pdf?sequence=1 (abril, 2018).

Wang, Z., Han, P., Mao, X., Yin, Y., & Cao, Y. (2017). Sensitive detection of glutathione by using DNA-templated copper nanoparticles as electrochemical reporters. Sensors and Actuators B: Chemical, 238, 325-330.

Xu, Y., & Zhang, B. (2014). Recent advances in porous Pt-based nanostructures: synthesis and electrochemical applications. Chemical Society Reviews, 43(8), 2439-2450.

Most read articles by the same author(s)