Respostas bioquímicas e fisiológicas de Cucumis sativus e Avena sativa ao estresse causado por alumínio
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Date
2010-05-21Author
Pereira, Luciane Belmonte 
Primeiro coorientador
Morsch, Vera Maria
Primeiro membro da banca
Athayde, Margareth Linde
Segundo membro da banca
Pereira, Maria Ester
Terceiro membro da banca
Dalcol, Ionara Irion
Quarto membro da banca
Fett, Janette Palma
Metadata
Show full item recordAbstract
O alumínio (Al) é o metal mais abundante na crosta terrestre, afetando o crescimento e desenvolvimento das plantas. Neste estudo, foram investigados através da análise de parâmetros bioquímicos e fisiológicos, os efeitos do alumínio (Al) em plântulas de pepino (Cucumis sativus L.) e em plântulas de aveia (Avena sativa L). As plântulas de aveia estudadas pertencem a três diferentes genótipos: UFRGS 930598-sensível ao alumínio, UFRGS 17-tolerante ao alumínio e UFRGS
280-intermediário ao alumínio (resultante do cruzamento entre UFRGS 930598 e UFRGS 17), expostos a 0, 5, 10, 20 e 30 mg/L de Al. Os parâmetros bioquímicos analisados para C. sativus foram: a atividade das enzimas antioxidantes (catalse
(CAT), ascorbato peroxidase (APX) e superóxido dismutase (SOD)), os níveis de peroxidação lipídica, vazamento de eletrólitos, oxidação de proteínas e conteúdo de clorofila. O aumento na porcentagem de vazamento de eletrólitos e na produção de peróxido de hidrogênio observado está relacionado com a diminuição da eficiência do sistema antioxidante nas concentrações mais altas de alumínio. O sistema antioxidante foi incapaz de impedir a toxicidade, resultando em efeitos negativos, tais como peroxidação lipídica, oxidação de proteínas e diminuição do crescimento
das plantas. Plântulas dos três genótipos de aveia foram expostas ao Al em diferentes meios de crescimento. Primeiro a exposição foi em meio de crescimento semi-sólido com agar por 5 dias, com plântulas com 5 dias de desenvolvimento,
depois em solução hidropônica por 7 dias com plântulas com 10 dias de desenvolvimento. Foram avaliados o conteúdo de peróxido de hidrogênio, peroxidação de lipídeos, conteúdo de ácido ascórbico e tióis não protéicos (NPSH), a atividade das enzimas CAT, APX e SOD e o conteúdo de Al acumulado nas
plântulas. As enzimas do sistema antioxidante SOD e CAT tiveram suas atividades aumentadas nos genótipos UFRGS 17 e UFRGS 280. Mesmo acumulando altas concentrações de alumínio estes dois genótipos não apresentaram altos níveis de
peroxidação lipídica e conteúdo de peróxido de hidrogênio quando comparados com o genótipo 930598. Para esse genótipo houve ativação da enzima APX, entretanto
os altos níveis de alumínio acumulados na planta causaram um aumento na peroxidação de lipídeos e no conteúdo de peróxido de hidrogênio. O genótipo UFRGS 930598 mostrou ser mais sensível ao alumínio que os genótipos UFRGS 17
e UFRGS 280, o que confirma as análises morfológicas prévias obtidas por FEDERIZZI et al., 2000. Embora tenha ocorrido um aumento da atividade da APX neste genótipo, o sistema antioxidante não foi eficiente na remoção das espécies
reativas de oxigênio (EROS). Com a finalidade de melhor entender esses resultados foi utilizado o meio de crescimento com solução hidropônica onde a mobilidade do metal é maior por um período de exposição de 7 dias com plântulas de aveia com 10 dias de desenvolvimento. Neste experimento além dos parâmetros bioquímicos citados acima, foi feita a análise do crescimento da raiz e parte aérea, matéria seca
e fresca, conteúdo de clorofila, atividade da enzima δ -aminolevulinato desidratase (δ-ALA-D) e o monitoramento do pH da solução hidropônica de cada genótipo. O pH
da solução hidropônica do genótipo tolerante (UFRGS 17) apresentou um aumento significativo nos valores de pH, enquanto os genótipos sensíveis (UFRGS 930598) e
intermediário (UFRGS 280) não apresentaram mudanças significativas nos valores de pH. O genótipo sensível teve inibição do crescimento da raiz e parte aérea nas
concentrações mais altas de alumínio enquanto que para o genótipo tolerante e intermediário, não houve modificações significativas do crescimento da raiz e parte aérea. A atividade das enzimas antioxidantes foi aumentada após 7 dias de exposição ao alumínio no genótipo sensível, enquanto que no genótipo tolerante não houve aumento na atividade das enzimas antioxidantes. Nas plântulas do genótipo
intermediário houve o aumento na atividade das enzimas CAT, APX e SOD apenas nas maiores concentrações de alumínio (20 e 30 mg/L). Os resultados mostram que os genótipos intermediário e tolerante apresentaram semelhanças quanto ao efeito do alumínio na atividade das enzimas do sistema antioxidante e também nos parâmetros fisiológicos como o crescimento das raízes e parte aérea. Mesmo acumulando altas concentrações de alumínio, o genótipo intermediário não
apresentou diminuição do crescimento, o que mostra que ele apresenta mecanismos de resistência, relacionado com a imobilização interna deste metal nos vacúolos. O genótipo tolerante também apresenta mecanismos de resistência ao alumínio, porém estes mecanismos podem ser de exclusão do alumínio pela raiz através da ligação deste metal a ácidos orgânicos. Com a finalidade de investigar quando o sistema antioxidante é ativado nos diferentes genótipos de aveia, as plântulas foram colocadas no meio de crescimento com solução hidropônica e retiradas do meio após 12, 24 e 36 horas de exposição a 20 mg/L de Al. Os genótipos tolerante e
intermediário apresentaram aumento na atividade das enzimas do sistema antioxidante após 12 h de exposição ao alumínio, enquanto o genótipo sensível somente após 24 ou 36 horas de exposição. Esta diferença na velocidade de ativação do sistema antioxidante pode ser crucial na manutenção da homeostase celular redox deste genótipo. Nessa fase do desenvolvimento, o genótipo tolerante e o intermediário apresentaram um estímulo do crescimento da raiz enquanto o
sensível um atraso do crescimento. Com a finalidade de estabelecer comparações entre as espécies vegetais, o pepino (Cucumis sativus) foi colocado em meio de
crescimento hidropônico, juntamente com as plântulas de aveia (genótipo sensível e tolerante). O pepino (Cucumis sativus) quando colocado em solução hidropônica
exposto a 20 mg/L de alumínio juntamente com o genótipo tolerante (UFRGS 17) e o genótipo sensível (UFRGS 930598), apresentou semelhanças com o genótipo sensível tais como o aumento da atividade da enzima catalase após 36 h de
exposição ao alumínio. Os níveis de peroxidação lipídica foram elevados após 12, 24 e 36h de exposição ao alumínio e como conseqüência a raiz teve uma diminuição do crescimento. Através da avaliação conjunta, com os genótipos de aveia tolerante, UFRGS 17, e sensível, UFRGS 930598, o pepino (Cucumis sativus) pode ser considerado uma espécie sensível ao alumínio.