Adaptações metabólicas de genótipos de soja em resposta à deficiência de oxigênio e envolvimento do nitrato

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Borella, Junior
• Orientador(a): Amarante, Luciano do
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pelotas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Fisiologia Vegetal
• Departamento: Instituto de Biologia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Fisiologia vegetal; Soja; Glycine max; Alagamento; Hipóxia; Metabolismo do carbono; Aminoácidos; Sistema antioxidante; Waterlogging; Carbon metabolism; Amino acids; Antioxidant system
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BOTANICA::FISIOLOGIA VEGETAL
• Link de acesso: http://repositorio.ufpel.edu.br/handle/prefix/3589

O alagamento é um fator ambiental comum que causa deficiência de oxigênio às plantas, levando a uma inibição da respiração e redução do status energético celular, desencadeando uma série de mudanças no metabolismo do carbono e do nitrogênio. Além disso, alterações no fluxo de elétrons da cadeia de transporte de elétrons mitocondrial e cloroplastídica levam a produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) que podem ocasionar vários danos ao metabolismo celular. No entanto, a aplicação exógena de nitrato tem sido reportada por promover efeitos benéficos em muitas espécies de plantas sob condições de hipóxia. Embora muitos estudos tenham sido envidados com soja, pouco se sabe a respeito das alterações metabólicas primárias do carbono e do nitrogênio que permitem diferenciar genótipos contrastantes ao alagamento e os efeitos no sistema antioxidante pela aplicação exógena de nitrato nas plantas. Considerando o exposto, os objetivos deste trabalho foram: I – avaliar mudanças no metabolismo do carbono e do nitrogênio e sua relação com a enzima alanina aminotransferase (AlaAT) em genótipos de soja nodulada; II – verificar possíveis efeitos benéficos no metabolismo antioxidante em plantas cultivadas na presença de nitrato (plantas não-noduladas) e na ausência de nitrato (plantas noduladas). Para isso, dois experimentos foram conduzidos em casa de vegetação com plantas de soja (Glycine max (L.) Merril) sob condições naturais de luz e temperatura. Experimento I: plantas noduladas de soja, nutridas na ausência de N mineral (Fundacep 53 RR – tolerante e BRS Macota – sensível) foram cultivadas em vermiculita e transferidas para sistema hidropônico, no estádio reprodutivo R2. O sistema radicular das plantas foi submetido à hipóxia pelo borbulhamento de nitrogênio gasoso na solução nutritiva diluída 1/3 da concentração normal, por 24 e 72 h. Para recuperação, após 72 h de hipóxia as plantas retornaram para vermiculita por 24 e 72 h. Foram avaliados, em raízes e nódulos, metabólitos fermentativos e ácidos orgânicos (GC-MS), aminoácidos (HPLC), expressão relativa dos genes (RT-PCR) e atividade da enzima AlaAT. Fundacep 53 RR acumulou mais teores de piruvato e lactato que BRS Macota e embora a composição de aminoácidos não tenha diferido entre os genótipos, foi observado uma ligação entre a glicólise e o ciclo dos ácidos tricarboxílicos via indução dos genes e atividade da AlaAT, que, posteriormente, levou ao acúmulo de succinato em raízes de Fundacep 53 RR, podendo aumentar o ganho energético em relação à BRS Macota sob hipóxia. Experimento II: A condução experimental adotada foi semelhante ao experimento I, no entanto conduzido com plantas noduladas e não-noduladas (nutridas com nitrato) de soja, de ambos os genótipos. Foi avaliado o sistema antioxidante em raízes e folhas através da atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD), ascorbato peroxidase (APX), catalase (CAT), glutationa redutase (GR), guaiacol peroxidase (GPOD) e glutationa S-transferase (GST), o conteúdo de ascorbato reduzido e ascorbato total, bem como conteúdo de superóxido (O2), peróxido de hidrogênio (H2O2) e peroxidação de lipídeos. O sistema antioxidante foi fortemente induzido nas raízes das plantas nutridas com nitrato de ambos os genótipos, com elevada atividade de SOD, APX, CAT, GR e GPOD, bem como o aumento do conteúdo de ascorbado reduzido e total e diminuição da produção de EROs em condições de hipóxia e de recuperação, enquanto que nas folhas de plantas noduladas e não-noduladas foi observado um ligeiro aumento nos componentes enzimáticos e não enzimáticos antioxidantes. O nitrato exerce efeitos benéficos em plantas de soja em condições de hipóxia e consequentemente na recuperação por induzir o sistema antioxidante nas raízes, permitindo modular os possíveis danos oxidativos causados pela produção de EROs, além de poder prolongar a tolerância dessas plantas.