Morphophysiological and metabolic characterization of soybean roots exposed to aluminum
| Autor: | Andrade, Renata |
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| Přispěvatelé: | Brito, Danielle Santos, Souza, Genaina Aparecida de, Costa, Maximiller Dal Bianco Lamas, Ribeiro, Cleberson |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2022 |
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| Zdroj: | LOCUS Repositório Institucional da UFV Universidade Federal de Viçosa (UFV) instacron:UFV |
| Popis: | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Solos ácidos com elevada saturação de alumínio (Al) ocorrem, principalmente em regiões tropicais e subtropicais, podendo comprometer a produtividade de plantas cultivadas. Sob essas condições, o alongamento da raiz pode ser prejudicado e, portanto, perturbar a absorção de água e nutrientes. No presente estudo, investigamos os sítios de acúmulo do Al nas raízes e seus efeitos sobre o crescimento, a fisiologia, o metabolismo em raízes de soja (Glycine max L.) nos genótipos A7002 e Suprema. As plântulas de soja foram cultivadas em sala de crescimento com solução de Clark contendo 0 (controle) e 100 µM de AlCl 3 , sob pH 4,0 e aeração constante, por 72 horas. Avaliamos os danos causados no alongamento da raiz, na morfologia e anatomia radicular e o teor relativo de Al no ápice da raiz. Também abordamos as respostas antioxidantes da soja ao estresse por Al, bem como moléculas indicadoras de estresses, como ROS e MDA. Os ajustes metabólicos pelas plantas frente ao estresse por Al também foram investigados. Nossos resultados mostraram maior acúmulo de Al nas camadas superficiais do genótipo A7002 e mais internamente no genótipo Suprema. Além disso, o genótipo Suprema acumulou maior teor de Al, fato que prejudicou o crescimento da raiz nesse genótipo. Ambos os genótipos apresentaram resultado positivo para o corante Chrome Azurol’S e pela microanálise de raios-X acoplada ao microscópio eletrônico de varredura (MEV-EDS), sendo possível observar acúmulo de Al nas células do ápice celular. Adicionalmente, pela micrografia obtida pela técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV) observa-se uma descamação nas células das células externas do ápice radicular após exposição ao Al. Ambos os genótipos apresentaram aumento na concentração de açúcares solúveis como glicose e frutose, e para o teor de amido houve redução na Suprema. Já em A7002 ocorreu aumento na concentração de malato nas raízes. Entretanto para as enzimas do estresse oxidativo não ocorreu diferenças significativas quanto suas atividades em ambos os genótipos. Desta forma, o genótipo A7002 demostrou maior tolerância em frente ao Al principalmente pela utilização de dois importantes mecanismos: exsudação de malato e restrição à entrada radial do Al nas raízes imposta pelas células externas das raízes. Por outro lado, o genótipo Suprema se mostrou suscetível ao estresse por Al, acumulando altas concentrações desse metal nas raízes, promovendo danos ao crescimento radicular e modificando o metabolismo primário, além de aumentar a concentração de espécie reativa de oxigênio. Palavras-chave: Toxicidade do alumínio. Ápice radicular. Glycine max. Metabolismo primário. Enzimas antioxidantes. Acid soils also with higher saturation of aluminum (Al) occurrence, mainly in tropical and subtropical regions, offering the productivity of cultivated plants. Under these conditions, root elongation can be impaired and therefore disturb the absorption of water and nutrients. In the present study, we investigated the place of Al accumulation in roots and their effects on growth, physiology, metabolism in soybean roots (Glycune max L.) in genotypes A7002 and Suprema. Soybean seedlings were grown in a growth room with Clark’s solution containing 0 (control) and 100 µM o AlCl 3 , under pH 4,0 and constant aeration, for 72 hours. We evaluated the damage caused by root elongation, root morphology and anatomy and the relative Al content at the root apex. We also address soy’s antioxidant responses to Al stress, as well as stress-indicating molecules such as ROS and MDA. The metabolic adjustments by plants against Al stress were also investigated. Our results showed higher Al accumulation in the surface layers of the A7002 genotype and more internally in the Suprema genotype. In addition, the Suprema genotype accumulated higher Al content, which impaired root growth in this genotype. Both genotypes were positive for the Chrome Azurl’s dye and by x-ray microanalysis, coupled to a scanning electron microscope (MEV-EDS), and it was possible to observe Al accumulation in the cells of the cell apex after exposure to Al. Additionally, the micrograph obtained by scanning microscopy (MEV) technique shows desquamation in the cells of the external cells of the root apex after exposure to Al. Both genotypes showed an increase in the concentration of soluble sugars such as glucose and fructose, and for the starch content there was a reduction in Suprema. In A7002, there was an increase in malate concentration in the roots. However, for oxidative stress enzymes, there were no significant differences regarding their activities in both genotypes. In this way, the genotype A7002 showed greater tolerance in front of Al mainly by use of two important mechanisms: malate exudation and restriction the radial entry of Al in the roots imposed by the external cells of the roots. On the other hand, the Suprema genotype was susceptible to Al stress, accumulating high concentrations of this metal in the roots, promoting damage to root growth and modifying the primary metabolism, in an addition to increasing the concentration of reactive oxygen specie. Keywords: Aluminum toxicity. Root apex. Gycine max. Primary metabolism, Antioxidant enzymes. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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