Fisiologia e bioquímica de plantas da família Melastomataceae, Estação Ecológica do Panga, Uberlândia, MG

Autor: Teixeira, Walquíria Fernanda
Přispěvatelé: Ranal, Marli Aparecida, Oliveira, Ana Paula de, Fagan, Evandro Binotto
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2013
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFU
Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron:UFU
Popis: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior CHAPTER I: Studies related to the germination of native species from Cerrado have assumed an important role due to the concern about the fragmentation of this biome. One consequence of fragmentation is the dryness of palm swamps that are being occupied by cerrado species, which makes the sourounnding an environment available for the transition to a new occupation. Thus, studies of seed germination in species that are participating in the occupation, become relevant because they contribute to restoration projects and conservation of the ecosystem. With this focus, the present study aimed to assess the intraspecific variability of seed germination of two species of Melastomataceae, collected in the cerradopalm swamp transition and cerrado stricto sensu in Central Brazil. For this, seeds were collected in the Panga Ecological Station, located in the town of Uberlândia, Minas Gerais, in December 2011. Two experiments were conducted in a completely randomized design, with seeds of six Miconia albicans and M. fallax individuals. Tests were performed in a biochemical oxygen demand (B.O.D.) type germination chamber, and data collection was conducted every 24 hours, observing the protrusion of the embryo. The seeds of M. albicans collected in the cerrado-palm swamp transition showed intraspecific variability for a greater number of features, when compared to those from cerrado stricto sensu, but in both collection environments a low germination percentage was observed, and values between 0% and 26% were found for the cerrado-palm swamp transition and between 0% and 33% for cerrado stricto sensu. On the other hand, the seeds of M. fallax showed intraspecific variability for a greater number of features in seeds from cerrado stricto sensu (germination from 21.5% to 84.5% and t between 11 and 14.5 days). The variance partition, obtained through hierarchical analysis, showed that the seed germination values of M. albicans and M. fallax are not affected by the collection site, and most of them are affected by the experimental waste. For both species, the highest percentage of germinability variation was attributed to differences between the individuals under study. This shows that the occupation of the dryed area of the palm swamp is relatively recent and, therefore the species are maintaining the same standard of germination in both places. CHAPTER II: The Melastomataceae family has been the focus of several studies, mainly due to its importance in Cerrado. One of the main characters of several species of this family is the aluminum accumulation. However, the role of this element on Melastomataceae species is unknown. Thus, this study aimed to evaluate the effect of aluminum on the Miconia albicans and M. fallax seed germination, collected in the cerrado-palm swamp transition and in cerrado stricto sensu. Seeds were select of individuals with a better germination potential, based in the initial germination tests. The two experiments were carried out under a completely randomized design, using aluminum doses as treatments (0, 5, 10, 20, 40, 80, and 160 mg L-1) and two environments (cerrado-palm swamp transition and cerrado stricto sensu), withfour replications (25 seeds each one). The results showed that M. albicans seeds, obtained from the cerrado-palm swamp transition had a higher germination capacity at 0 mg L-1 of Al (54%). Moreover, seeds from cerrado stricto sensu showed no significant differences in the application of aluminum rates (values between 9 and 18%), however, these seeds showed a longer mean germination time at low aluminum doses (0, 5 and 10 mg L-1, with values 14.71; 16.19 and 15.18 days, respectively), in relation tothe seedsfrom cerrado-palm swamp transition. M. fallax seeds presented different behavior,, although some aluminum rates have changed some aspects of the germination process, compared to the control treatment. The decrease in germination of M. albicans seeds from the cerrado-palm swamp transition may be related to the presence of aluminum in seeds. Probably the seeds used in this work could contain considerable amounts of this element, which has the addition of toxic aluminum. On the other hand, reducing the start time of seed germination of M. fallax from the cerrado-palm swamp transition, when subjected to doses of aluminum can be related to the adaptation of these plants to high concentrations of the element in the environment. CHAPTER III: The production of free radicals in plants has been the focus of several studies, particularly those which aim at quantifying the effect of a certain stress, that can be caused by biotic or abiotic factors. However, most of the works is performed with cultivated species, and few are developed with forest species. Some plants, such as Miconia albicans and M. fallax, can occur in environments with contrasting edaphoclimatic features. However, little is known about what features allow these plants to survive in so different environments. Therefore, this study aimed to evaluate physiological and biochemical features of plants of the Melastomataceae family occurring in the cerrado-palm swampy transition and cerrado stricto sensu. For this, leave samples of Miconia albicans e M. fallax were collected at the Panga Ecological Station, located in the town of Uberlândia, Minas Gerais, Brazil. Through the samples, the activity of the catalase, peroxidase, superoxide dismutase, and nitrate reductase enzymes were determined, and the chlorophyll, carotenoids, and lipid peroxidation were also quantified. The photosynthetic and transpiration activity of plants were also evaluated. All analyzes were conducted throughout the day (8 a.m., 10 a.m., 12 p.m., 2 p.m., and 4 p.m.) and in three seasons of the year. The soil from the study sites, in addition to irradiance, temperature, and air humidity were also measured. The data obtained were compared by means of confidence intervals with a significance level at 0.05. The results showed that, at the end of the rainy season, the plants from cerrado-palm swampy transition present high activity of the peroxidase enzyme compared to plants of cerrado stricto sensu. At the beginning of the dry season, the nitrate reductase enzyme showed high activity in M. albicans from cerrado-palm swampy transition (7.47 μg N-NO2 g-1 fresh weight h-1). The photosynthetically active radiation data show high values in the cerrado palm swampy transition (1140.6 W m-2). At the end of the dry season, the metabolism of plants decreased, making it more difficult to detect differences between environments and between collection times. The two evaluated species showed high levels of aluminium in leaves (4134e 10747 mg kg-1 in M. albicans and M. fallax), in all collection environments. Regarding the collection times, there was a high variation in the enzyme activity among the sampled individuals, something that made the activity from following a pattern, making it more difficult to determine the enzyme activity peaks. CHAPTER IV: Microlicia fasciculata in the Panga Ecological Station is restricted to areas of palm swamp, subject to various environments motification in recent years, particularly with respect to dryness, which may put it inrisk of local extinction. Furthermore, the cerrado has high concentrations of aluminum in the soil considered toxic to many crops. Faced with these characteristics, it is relevant to the study of this species, since these studies will help in understanding their ability to survive in these environments. In addition, studies related to germination and biochemical species are rare. Therefore, this study aimed to (1) assess the intraspecific variability of seed germination, (2) study the effect of aluminum on the germination and (3) assess the physiology and biochemistry of plants of this species for enzymatic activity related to the preservation of menbranes. For this, seeds were collected in December 2011, used in two experiments, each in a completely randomized design. The first seeds were used in 25 individuals, to evaluate the intraspecific variabilidaty for germination. The test was conducted with three replications of 50 seeds for each individual. In the second experiment was evaluated the effect of aluminum doses in germination (0, 5, 10, 20, 40, 80 and 160 mg L-1), with four replicates of 50 seeds for each dose. Biochemical analysis of leaves collected at different times of the year were also carried out and the data were compared by means of confidence intervals. The results showed the presence of high intraspecific variability for germinability (6 to 30%) and coefficient of variation of the germination time (10.22 and 29.75%). Seed germination was slow (0.08 ≤ v ≤ 0.11 days-1) and asynchronous (0.11 ≤ Z ≤ 0.38). These characteristics ensure the survival of the species in these unstable environments, especially in relation to volume of water that accumulates in the rainy season and a decrease in the dry or the dryness caused by human actions. Aluminum provided decrease in seed germination, with values between 5.5 and 8.0% for doses between 20 and 80 mg L-1, while without aluminum treatment yielded a 19% germination. This may be related to the presence of aluminum in the seeds, once the species is an accumulator of aluminum. Plants of the species in their natural environment showed variation in enzyme activity during the day, and the enzyme peroxidase and catalase had their eve its peak activity at noon in end of rainy season and the dry season. Thus, plants can maintain the level of lipid peroxidation stable throughout the day ensuring their survival. As Melastomataceae constituem uma das principais famílias do Cerrado, tendo representantes dentro de diversas fitofisionomias do bioma. Uma das características das espécies desta família é a acumulação de alumínio. Este trabalho foi dividido em quatro capítulos, sendo que o primeiro teve por objetivos avaliar a variabilidade intraespecífica de Miconia albicans e M. fallax quanto à germinação; o segundo visou compreender o papel do alumínio na germinação de sementes dessas espécies; o terceiro visou avaliar a bioquímica e a fisiológia das plantas em seu ambiente natural, com o objetivo de buscar respostas para o fato dessas plantas ocorrerem em ambientes distintos como o cerrado stricto sensu e áreas de entorno de vereda (transição cerrado-vereda). Por fim, realizou-se o estudo da variabilidade intraespecífica da germinação de sementes de Microlicia fasciculata, além da avaliação do efeito do alumínio na germinação e das características bioquímicas e fisiológicas da espécie em seu ambiente natural. CAPÍTULO I: Estudos relacionados à germinação de sementes de espécies nativas do Cerrado têm assumido papel importante devido à preocupação crescente com a fragmentação deste bioma. Uma das conseqüências da fragmentação é o ressecamento das veredas que estão sendo ocupadas por espécies do cerrado, o que torna o entorno dessas veredas um ambiente de transição propício à nova ocupação. Desta forma, estudos de germinação das sementes das espécies que estão participando desta ocupação passam a ser relevantes, pois contribuem para projetos de restauração e conservação do ecossistema. Com este foco, o presente trabalho teve por objetivo avaliar a variabilidade intraespecífica da germinação de sementes de duas espécies de Melastomataceae, coletadas no entorno de uma das veredas da Estação Ecológica do Panga, localizada no Bioma Cerrado do Brasil Central e no cerrado stricto sensu contíguo à vereda. Para isto, foram coletadas sementes no mês de dezembro de 2011. Dois experimentos foram realizados em delineamento inteiramente casualizado, sendo utilizadas sementes de tamanho médio de seis indivíduos de Miconia albicans e M. fallax. Os testes foram realizados em câmara de germinação tipo B.O.D., sendo a coleta dos dados realizada a cada 24 horas, observando-se a protrusão do embrião. Registrou-se variabilidade intraespecífica para as duas espécies estudadas. As sementes de M. albicans coletadas no entorno da vereda (transição cerrado-vereda) apresentaram variabilidade intraespecífica para maior número de características, quando comparadas com as de cerrado stricto sensu, mas nos dois ambientes de coleta foi observada baixa porcentagem de germinação, sendo encontrados valores entre 0 e 26% para o entorno da vereda e entre 0 e 33% para o cerrado. Por outro lado, as sementes de M. fallax apresentaram variabilidade intraespecífica para maior número de características nas sementes oriundas de cerrado (germinação de 21,5 a 84,5% e t entre 11 e 14,5 dias). A partição da variância realizada pela análise hierárquica mostrou que as medidas de germinação das sementes de M. albicans e M. fallax não estão sendo afetadas pelo local de coleta, sendo a maior parte delas afetada pelo resíduo experimental. Para ambas as espécies a maior porcentagem de variação da germinabilidade foi atribuída às diferenças entre os indivíduos estudados. Isto mostra que a ocupação da área ressecada da vereda é relativamente recente e, portanto, as espécies estão mantendo o mesmo padrão de germinação em ambos os locais. CAPÍTULO II: A família Melastomataceae vem sendo foco de diversos estudos, principalmente devido à sua importância no Cerrado. Uma das principais características de diversas espécies dessa família é o acúmulo de alumínio. No entanto, pouco se sabe sobre o papel desse elemento em relação a espécies de Melastomataceae. Assim, este estudo teve por objetivos avaliar o efeito do alumínio na germinação de sementes de Miconia albicans e M. fallax, coletadas em cerrado stricto sensu e no entorno de vereda (transição cerrado-vereda). Foram selecionadas as sementes dos indivíduos com melhor potencial germinativo, com base em testes iniciais de germinação. O dois experimentos foram conduzidos em delineamento inteiramente casualizado, utilizando-se como tratamentos doses de alumínio (0, 5, 10, 20, 40, 80 e 160 mg L-1) e ambientes de coleta (transição cerrado-vereda e cerrado stricto sensu), com quatro repetições de 25 sementes cada. Os resultados mostraram que sementes de M. albicans, obtidas na transição cerrado-vereda, apresentaram maior germinabilidade com 0 mg L-1 de Al (54%), sendo nas doses de 5 a 160 mg L-1 registrados valores entre 8 e 20%. Por outro lado, sementes oriundas do cerrado stricto sensu não mostraram diferenças significativas com a aplicação de doses de alumínio, com germinabilidades entre 9 e 18%, mas tiveram aumento significativo no tempo médio de germinação em baixas doses do elemento (0, 5 e 10 mg L-1, com valores de 14,71; 16,19 e 15,18 dias, respectivamente), em relação às oriundas do entorno da vereda. Para sementes de M. fallax não foi possível observar o mesmo padrão de comportamento, apesar de algumas doses de alumínio terem modificado algum aspecto do processo de germinação das sementes em relação ao tratamento controle. A diminuição da germinação de sementes de M. albicans oriundas do ambiente de transição cerrado-vereda na presença de alumínio pode estar relacionada à presença de alumínio nas sementes em maior concentração do que as oriundas do cerrado, o que tornou a adição exógena tóxica. Por outro lado, a redução do tempo inicial de germinação em sementes de M. fallax oriundas da transição cerrado-vereda, quando submetidas a doses de alumínio, pode estar relacionada à adaptação destas plantas a elevadas concentrações deste elemento no ambiente. CAPÍTULO III: A produção de radicais livres em plantas vem sendo foco de diversas pesquisas, especialmente aquelas que visam quantificar o efeito de determinado estresse, que pode ser causado por fatores bióticos ou abióticos. No entanto, a maior parte dos trabalhos são realizados com espécies cultivadas, sendo poucos desenvolvidos com espécies florestais. Algumas espécies como Miconia albicans e M. fallax podem ocorrer em ambientes que possuem características edafoclimáticas contrastantes, porém, pouco se sabe sobre quais características permitem estas plantas sobreviverem em ambientes tão distintos. Desta forma, o presente trabalho teve por objetivo, avaliar características fisiológicas e bioquímicas de plantas da família Melastomataceae que ocorrem em ambientes de transição cerrado-vereda e cerrado stricto sensu. Para isto, foram coletadas amostras de folhas de Miconia albicans eM. fallax na Estação Ecológica do Panga, município de Uberlândia, MG. A partir das amostras foram determinadas a atividade das enzimas catalase, peroxidase, superóxido dismutase, nitrato redutase e quantificação de clorofilas, carotenoides e peroxidação lipídica. A atividade fotossintética e transpiratória das plantas também foi avaliada. Todas as análises foram realizadas ao longo do dia (8, 10, 12, 14 e 16 horas) e em três épocas do ano, foi determinada também a análise de solo dos locais de estudo, além da irradiância, temperatura e umidade. Os dados obtidos foram comparados através de intervalos de confiança 0,05 de significância. Os resultados mostraram que no final da estação chuvosa, as plantas de transição cerrado-vereda apresentam maior atividade da enzima peroxidase em relação às plantas do cerrado stricto sensu. No início da estação seca a enzima nitrato redutase apresentou maior atividade em M. albicans de transição cerrado-vereda (7,47 μg N-NO2 g-1 massa fresca h-1). Os dados de radiação fotossinteticamente ativa mostram maiores valores em transição cerrado-vereda (1140,65 W m-2). No final da estação seca as plantas possivelmente diminuíram o metabolismo, o que dificultou a detecção de diferenças entre ambientes e entre horários de coleta. As duas espécies avaliadas apresentaram elevados teores de alumínio nas folhas (4134 e 10747 mg kg-1 em M. albicans e M. fallax ), em todos os ambientes de coleta. Com relação aos horários de coleta, houve elevada variação da atividade das enzimas entre os indivíduos amostrados, o que fez com que a atividade não seguisse um padrão, dificultando determinar o pico de atividade das enzimas. CAPÍTULO IV: Microlicia fasciculata na Estação Ecológica do Panga encontra-se restrita a áreas de veredas, ambientes sujeitos a diversas motificações nos últimos anos, principalmente com relação ao ressacamento, o que pode colocá-la em risco de extinção local. Além disso, as áreas de cerrado possuem elevadas concentrações de alumínio no solo, consideradas tóxicas para diversas plantas cultivadas. Frente a estas características, torna-se relevante o estudo desta espécie, uma vez que estes estudos poderão auxiliar na compreensão de sua capacidade de sobrevivência nesses ambientes. Além disso, os estudos relacionados à germinação e bioquímica da espécie são escassos. Portanto, o presente trabalho teve por objetivos (1) avaliar a variabilidade intraespecífica da germinação das sementes, (2) estudar o efeito do alumínio na germinação e (3) avaliar a fisiologia e bioquímica de plantas desta espécie quanto à atividade enzimática, relacionada à preservação das menbranas. Para isto, foram realizadas coletas de sementes em dezembro de 2011, utilizadas em dois experimentos, ambos em delineamento inteiramente casualizado. No primeiro foram utilizadas sementes de 25 indivíduos, visando avaliar a variabilidae intraespecífica quanto à germinação. O teste foi realizado com três repetições de 50 sementes para cada indivíduo. No segundo experimento foi avaliado o efeito de doses de alumínio na germinação (0, 5, 10, 20, 40, 80 e 160 mg L-1), sendo utilizadas quatro repetições de 50 sementes para cada dose. Também foram realizadas análises bioquímicas de folhas, coletadas em diferentes épocas do ano, sendo os dados comparados por meio de intervalos de confiança. Os resultados mostraram a existência de alta variabilidade intraespecífica para a germinabiliadade (6 a 30%) e coeficiente de variação do tempo (10,22 e 29,75%). A germinação das sementes foi lenta (0,08 ≤ v ≤ 0,11 dia-1) e assíncrona (0,11 ≤ Z ≤ 0,38).( Estas características garantem a sobrevivência da espécie nesses ambientes instáveis, especialmente em relação ao volume de água que ali se acumula na estação chuvosa e sua diminuição na estação seca ou no ressecamento causado por ação antrópica. O alumínio proporcionou diminuição da germinabilidade das sementes, com valores entre 5,5 e 8,0% para as doses entre 20 e 80 mg L-1, enquanto o tratamento sem alumínio proporcionou 19% de germinação. Isto pode estar relacionado com a presença de alumínio nas sementes, uma vez que a espécie é uma acumuladora do elemento. As plantas da espécie em seu ambiente natural mostraram variação na atividade enzimática ao longo do dia, sendo que as enzimas peroxidase e catalase tiveram seu pico de atividade às 12 horas, no final da estação chovosa e na estação seca. Desta forma, as plantas conseguem manter o nível de peroxidação lipídica estável ao longo do dia, garantindo a sua sobrevivência nas veredas. Mestre em Biologia Vegetal
Databáze: OpenAIRE
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