Biochemical and physiological responses of sorghum plants submitted to salt stress

Autor: Thalita Montoril Ferreira
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2012
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCUniversidade Federal do CearáUFC.
Druh dokumentu: masterThesis
Popis: CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior
The plants are frequently exposed to environmental stresses, which cause imbalances in physiological and biochemical metabolism. This work aimed to study the physiological and biochemical changes of plant forage sorghum (Sorghum bicolor) genotype CSF18, depending on the time of salt stress. The seeds were sown in vermiculite moistened with distilled water, in a greenhouse conditions, and after seven days, the seedlings were transferred to trays with Hoagland solution diluted 1:2. After seven days, treatment was established stress saline (75 mM NaCl), one group of plants kept in nutrient solution in the absence of salt (control). Samples were collected at 0, 5, 10 and 15 days after the initiation of stress. We evaluated the growth, gas exchange, contents and chlorophyll fluorescence, the concentration of organic solutes (proline, N-amino solutes, soluble carbohydrates, soluble proteins and polyamines free) and inorganic (Na+, Cl- and K+), as well as the activity of ribonuclease (RNase). We also determined the activities of catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX) and guaicol peroxidase (GPX), as well as the levels of H2O2, ascorbate and glutathione in leaves and roots. Salinity reduced plant growth, being observed reductions in leaf area, and fresh and dry weights of shoots and roots. This was related to a reduction in net photosynthesis rate, even with the transpiration rate and stomatal conductance is not affected. The salinity increased contents of Na+ and Cl- in plant tissues, but the K+ decreased. The levels of organic solutes in leaves and roots increased, particularly at five and ten days of stress. The polyamines putrescine and spermidine were found at very low levels in both leaves and roots, while spermine was not detected in any analyzed portion of the plant. Although putrescine increased in salt stress, some must have contributed to the osmotic adjustment, however, their participation in oxidative protection was suggested. The salinity increased the activity of SOD, APX and GPX and the redox state of ascorbate, especially in the leaves, and this is related to the maintenance of H2O2 levels and increased protection against oxidative damage. The CAT showed the main enzyme remover H2O2 in the leaves while the roots that role was played by GPX. The RNase activity in leaves, stems and roots of sorghum increased in stress conditions, but their role in protection against the deleterious effects of salinity is not yet fully understood. In general, the data show that the antioxidative system (enzymatic and non-enzymatic) can play a key role in the acclimation of sorghum plants to salt stress, and that the reduction of plant growth was probably due to inhibition of biochemical phase of photosynthesis, caused by accumulation of toxic ions, Na+ and Cl-, reducing the relation K+/Na+ at levels harmful to the metabolism
As plantas estÃo freqÃentemente expostas a estresses ambientais, os quais causam desequilÃbrios no metabolismo fisiolÃgico e bioquÃmico. Este trabalho teve por objetivo estudar as alteraÃÃes fisiolÃgicas e bioquÃmicas de plantas de sorgo forrageiro [Sorghum bicolor (L.) Moench], genÃtipo CSF 18, em funÃÃo do tempo de exposiÃÃo ao estresse salino. As sementes foram semeadas em vermiculita umedecida com Ãgua destilada, em casa de vegetaÃÃo e, apÃs sete dias, as plÃntulas foram transferidas para bandejas com soluÃÃo nutritiva de Hoagland diluÃda 1:2. ApÃs sete dias, foi estabelecido o tratamento de estresse salino (NaCl a 75 mM), sendo um grupo de plantas mantido em soluÃÃo nutritiva na ausÃncia de sal (controle). As coletas foram realizadas aos 0, 5, 10 e 15 dias apÃs o inÃcio do estresse. Avaliou-se o crescimento, as trocas gasosas, os teores e a fluorescÃncia da clorofila, os teores de solutos orgÃnicos (prolina, N-aminossolÃveis, carboidratos solÃveis, proteÃnas solÃveis e poliaminas livres) e inorgÃnicos (Na+, Cl- e K+), bem como a atividade da ribonuclease (RNase). TambÃm foram determinadas as atividades das enzimas catalase (CAT), dismutase do superÃxido (SOD), peroxidase do ascorbato (APX) e peroxidase do guaicol (GPX), bem como os teores de H2O2, glutationa e ascorbato em folhas e raÃzes. O estresse salino reduziu o crescimento das plantas, sendo observadas reduÃÃes na Ãrea foliar, e nas matÃrias fresca e seca da parte aÃrea e das raÃzes. Isto foi relacionado com a reduÃÃo na taxa de fotossÃntese lÃquida, mesmo com a taxa de transpiraÃÃo e a condutÃncia estomÃtica nÃo sendo afetadas. A salinidade aumentou os teores de Na+ e Cl nos tecidos das plantas, porÃm, diminuiu os de K+. Os teores de solutos orgÃnicos em folhas e raÃzes aumentaram, principalmente aos cinco e dez dias de estresse. As poliaminas putrescina e espermidina foram encontradas em nÃveis muito baixos tanto em folhas como raÃzes, enquanto a espermina nÃo foi detectada em qualquer dos tecidos analisados. Embora a putrescina tenha aumentado em condiÃÃes de estresse salino, pouco deve ter contribuÃdo para o ajustamento osmÃtico, contudo, foi sugerida sua participaÃÃo na proteÃÃo oxidativa. A salinidade aumentou a atividade das enzimas SOD, APX e GPX e o estado redox do ascorbato, especialmente nas folhas, sendo isto relacionado com a manutenÃÃo dos nÃveis de H2O2 e com o aumento da proteÃÃo contra os danos oxidativos. A CAT mostrou-se a principal enzima removedora de H2O2 nas folhas, enquanto nas raÃzes esse papel foi desempenhado pela GPX. A atividade da RNase, em folhas, colmos e raÃzes de sorgo aumentou em condiÃÃes de estresse, porÃm seu papel na proteÃÃo contra os efeitos deletÃrios da salinidade ainda nÃo està totalmente esclarecido. Em geral, os dados mostram que o sistema antioxidativo (enzimÃtico e nÃo-enzimÃtico) pode desempenhar papel fundamental na aclimataÃÃo das plantas de sorgo ao estresse salino e que os efeitos deletÃrios da salinidade no crescimento das plantas, devem-se, provavelmente, à inibiÃÃo da fase bioquÃmica da fotossÃntese, causada pelo acÃmulo de Ãons tÃxicos, Na+ e Cl-, reduzindo a relaÃÃo K+/Na+ a nÃveis prejudiciais ao metabolismo.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
Externí odkaz: