Fotossíntese, metabolismo antioxidativo e respostas de defesa de plantas de arroz infectadas por Microdochium oryzae e supridas com silício

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Tatagiba, Sandro Dan
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Arroz - Resistência a doenças e pragas; Silício; Fotossíntese; Metabolismo; Microdochium oryzae; Fisiologia vegetal; Fisiologia de Plantas Cultivadas
• Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/7728

A escaldadura, causada pelo fungo Microdochium oryzae, é uma das principais doenças do arroz (Oryza sativa) no Brasil. Considerando que até o momento, informações sobre a interação arroz-M. oryzae são escassas, buscou-se, neste trabalho investigar a fotossíntese, o metabolismo antioxidativo e as respostas de defesa de plantas de arroz da cultivar Primavera, supridas ou não com silício (Si) durante o processo infeccioso de M. oryzae. No primeiro estudo, uma abordagem a fim de avaliar a diversidade de eventos que ocorrem próximo à área infectada numa mesma folha durante a infecção por M. oryzae foi realizada, a fim de contribuir para um maior entendimento na dinâmica fotossintética durante a interação planta- hospedeiro. Para esta finalidade, foi realizada a avaliação de parâmetros e imagens de fluorescência da clorofila a em diferentes áreas próximas a lesão, associando-as, às trocas gasosas e a avaliação dos pigmentos fotossintéticos em plantas de arroz inoculadas ou não inoculadas com M. oryzae. Em plantas não inoculadas com M. oryzae os valores da fotossíntese (A), da condutância estomática (gs) e da taxa transpiratória (E) foram maiores em relação às plantas inoculadas, evidenciando o efeito negativo causado pelo fungo nas trocas gasosas, principalmente em A. A utilização da energia para os processos fotossintéticos e a capacidade de dissipação do excesso de energia na maquinaria fotossintética demonstrados pelos parâmetros de fluorescência de imagem da clorofila a foi comprometida durante a infecção, reduzindo o rendimento fotoquímico e induzindo a inibição do aparato fotossintético nas áreas lesionadas, evidenciando que a infecção tinha efeito local sobre A. Houve diminuição das áreas verdes na superfície do tecido foliar, ocasionado pela expansão das lesões e aumento de tecido necrótico. As concentrações de pigmentos fotossintéticos diminuíram significativamente com o progresso da escaldadura o que limitou a absorção da radiação fotossinteticamente ativa. No segundo estudo, buscou-se investigar a atividade das enzimas antioxidativas ascorbato peroxidase (APX), peroxidase (POX), catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD) e glutationa redutase (GR), os danos causados à membrana celular através da concentração de aldeído malônico (MDA), as concentrações de peróxido de hidrogênio (H2O2) e de pigmentos fotossintéticos, bem como trocas gasosas em folhas de plantas de arroz durante o processo infeccioso de M. oryzae. O progresso da doença promoveu redução da A, gs e E. Houve também incrementos na concentração interna de CO2 e redução na concentração de pigmentos fotossintéticos ocasionados pela expansão das lesões, comprometendo a absorção da radiação fotossinteticamente ativa e limitando a fotossíntese. As atividades das enzimas envolvidas no sistema antioxidativo nas plantas de arroz infectadas por M. oryzae aumentaram na tentativa de impedir o acúmulo de H2O2, principalmente APX, POX e GR, não sendo, entretanto, eficientes na remoção do excesso de H2O2, resultando em dano oxidativo. As concentrações de MDA nas plantas inoculadas mantiveram-se elevadas no final do processo infeccioso, como resultado da peroxidação lipídica. No terceiro estudo, buscou-se, investigar o efeito do Si sobre as trocas gasosas, a eficiência fotoquímica do fotossistema II e a concentração de pigmentos fotossintéticos em plantas de arroz infectadas por M. oryzae. Para esta finalidade plantas de arroz da cultivar Primavera foram cultivadas em solução nutritiva contendo 0 ou 2 mmol L-1 de Si e não inoculadas ou inoculadas com M. oryzae. A infecção por M. oryzae reduziu o rendimento fotossintético, o qual esteve associado com a menor concentração de pigmentos fotossintéticos nas folhas. Na presença de Si, a atividade fotossintética e a eficiência de utilização da energia luminosa e sua conversão em energia química foram potencializados, conforme demonstrado pelos parâmetros de fluorescência de imagem da clorofila a, independente da inoculação com M. oryzae, confirmando assim, que o Si é um elemento importante no rendimento fotossintético em plantas de arroz infectadas por M. oryzae. No quarto estudo, buscou-se, investigar o papel do Si na resistência de plantas de arroz infectadas por M. oryzae. Para esta finalidade, plantas de arroz da cultivar Primavera foram cultivadas em solução nutritiva contendo 0 ou 2 mmol L-1 de Si e inoculadas com M. oryzae. A concentração foliar de Si aumentou nas plantas supridas com esse elemento em relação às plantas não supridas o que contribui para reduzir a expansão das lesões. A extensão dos danos celulares em resposta a infecção por M. oryzae foi reduzida nas plantas supridas com Si, evidenciado pelos menores valores da concentração de MDA. Maiores concentrações de compostos fenólicos solúveis totais (CFST) e de derivados da lignina-ácido tioglicólico (DLATG) nos tecidos foliares das plantas supridas com Si, contribuíram para a resistência à escaldadura. Maiores atividades das enzimas peroxidases (POX), polifenoloxidases (PFO), fenilalanina amônia-liases (FAL) e lipoxigenases (LOX), mas não de quitinases (QUI) e β-1,3-glucanases (GLU), nos tecidos foliares das plantas de arroz supridas com Si foram importantes para a resistência à escaldadura. Em conclusão, os resultados do presente estudo evidenciam que o Si pode aumentar a resistência à escaldadura em plantas de arroz, melhorando o rendimento fotossintético e potencializando mecanismos bioquímicos de defesa ao invés de agir apenas como uma barreira física na tentativa de conter a penetração de M. oryzae.