RestriÃÃo de crescimento induzida por estresse salino como uma estratÃgia de defesa oxidativa em raÃzes de feijÃo-caupi

Autor: Josemir Moura Maia
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2008
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCUniversidade Federal do CearáUFC.
Druh dokumentu: Doctoral Thesis
Popis: Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico
A presente tese propÃs testar a hipÃtese de que a reduÃÃo no comprimento de raÃzes de feijÃo-caupi, tratadas com NaCl, pode està relacionada com mudanÃas na atividade de enzimas antioxidantes intracelulares e apoplÃsticas. Isto seria relacionado ao aumento e/ou controle da concentraÃÃo de espÃcies reativas oxigÃnio por mecanismos enzimÃticos que controlam o crescimento. O trabalho foi subdividido em 5 capÃtulos independentes e interligados. O primeiro capÃtulo trata de uma revisÃo teÃrica do tema abordado na tese justificando-a e colocando em evidÃncia a relevÃncia cientÃfica do trabalho. Esta revisÃo trata de todos os aspectos abordados na tese, alÃm de temas conexos como a descriÃÃo das vias sinalizaÃÃo ativadas sobre estresse salino e algumas molÃculas sinalizadoras. No capÃtulo 2, avaliou-se o efeito do NaCl no comprimento da raiz, conteÃdo relativo de Ãgua (CRA), teor de massa seca, concentraÃÃo de Na+ e relaÃÃo K+/Na+ alÃm da atividade de dismutase de superÃxido (SOD), peroxidase de ascorbato (APX), peroxidase de fenÃis (POX) e catalase (CAT) nas cultivares PÃrola (sensÃvel) e PitiÃba (resistente) de feijÃo-caupi, contrastantes quanto à resistÃncia ao estresse salino e oxidativo no estÃdio de germinaÃÃo. Este trabalho possibilitou concluir que embora as cultivares apresentem grau de sensibilidade diferenciado ao NaCl e estresse oxidativo, no estÃdio de germinaÃÃo, essas caracterÃsticas nÃo sÃo mantidas no estÃdio fisiolÃgico de plantula. AlÃm disso, os parÃmetros avaliados nÃo foram capazes de determinar diferenÃas contrastantes entre as duas cultivares que pudessem classificÃ-las como resistente e/ou susceptÃvel ao sal. No intuito de compreender melhor os mecanismos antioxidantes das cultivares estudadas e avaliar se a concentraÃÃo de NaCl interfere na reposta das mesmas, no capÃtulo 3 determinou-se comprimento radicular, CRA e concentraÃÃo de Na+, alÃm das atividades de SOD, APX, CAT e POX em raÃzes de plÃntulas tratadas com 0; 25; 50; 75 e 100 mM de NaCl durante dois dias. Este capÃtulo possibilitou concluir que a resposta no crescimento e na atividade de enzimas antioxidantes à dependente da dose e da cultivar. Ademais, verificou-se que um sistema envolvendo a atividade de POX poderia estar associado tanto à manutenÃÃo dos nÃveis de H2O2 quanto à reduÃÃo no comprimento radicular. Para determinar se os mecanismos antioxidantes sÃo dependentes do tempo de exposiÃÃo ao NaCl, no capÃtulo 4, raÃzes de feijÃo-caupi da cultivar PitiÃba foram tratadas com 0; 50 e 100 mM de NaCl durante 0; 24; 48; 72 e 96 horas. Neste capÃtulo, demonstrou-se que a reduÃÃo no comprimento radicular, depende da dose e do tempo de exposiÃÃo ao NaCl e que os efeitos sÃo acompanhados por um acÃmulo de Na+ nos tecidos, embora isto nÃo leve a uma peroxidaÃÃo de lipÃdeos. Este capÃtulo tambÃm levantou dÃvidas com relaÃÃo ao envolvimento das enzimas SOD, APX, CAT e POX durante o crescimento. Para contribuir com a elucidaÃÃo desses mecanismos o capÃtulo 5 envolveu pelo menos 3 experimentos onde as plÃntulas de feijÃo-caupi foram expostas a perÃodos de estresse de curta e longa duraÃÃo. Nestes experimentos foram relacionados o metabolismo das espÃcies reativas de oxigÃnio de apoplasto com a atividade de oxidase de NADPH (NOX), SOD apoplÃstica e POX de parede celular. Uma explicaÃÃo plausÃvel para uma relaÃÃo entre o estresse oxidativo e o estresse salino à que a resposta antioxidante pode simular parcialmente uma resposta hipersensitiva. As enzimas NOX, SOD apoplÃstica e POX de parede apresentaram um aumento de atividade precedido de uma explosÃo oxidativa. Adicionalmente o H2O2 pode funcionar como sinalizador celular de estresse e ser coadjuvante na lignificaÃÃo da parede.
In the present thesis, the hypothesis that the salt-induced impairment of root growth is due to changes in the symplastic and apoplastic antioxidant enzyme activity was investigated. Root growth impairment may be related to the enhancement and/or the control of the reactive oxygen species by enzymatic systems involved in growth regulation. This work was divided into five interconnected chapters. The first is a theoretical review of the approached subject and includes the scientific relevance of this study. This review details the oxidative mechanisms involved in root growth regulation under salinity, besides the signaling pathways activated under salt stress and related signaling molecules. In the chapter 2, the PÃrola (sensitive) and PitiÃba (resistant) cultivars showing contrasting responses to salt stress at germination were evaluated during the seedling stage. Four-day-old seedlings were exposed to 100 mM NaCl for two days and it was determined the root length, dry weight, relative water content (RWC), Na+ content, K+/Na+ ratio and the activity of superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX), phenol peroxidase (POX) and catalase (CAT). The obtained results were insufficient to categorize the tested cultivars as sensitive or resistant to salt stress at the seedling stage. The effect of the external NaCl concentration on the antioxidant responses in the studied cultivars was investigated in the chapter 3. It was assessed the root lenght, RWC, Na+ content and the activity of SOD, APX, CAT, and POX in seedlings treated with 0; 25; 50; 75 and 100 mM NaCl during two days. The root growth impairment was more pronounced in the PitiÃba cultivar under 100 mM NaCl. Additionally, it was verified that a metabolic network involving the POX activity could be associated with the maintenance of H2O2 levels and the root growth restriction. In the chapter 4, a time-course of the antioxidant responses were assessed in the PitiÃba cultivar. Then, the seedlings were exposed to 0, 50 and 100 mM NaCl during 0; 24; 48; 72; and 96 h and the same variables determined in the previous experiment were evaluated again. It was demonstrated that the root length reduction depends on the NaCl concentration and the time of exposure. Although the root Na+ content could suggest Na+ toxicity, no lipid peroxidation was detected. The involvement of SOD, APX, CAT, and POX activity in root growth regulation was minutely investigated in the chapter 5. Thus, the seedlings were exposed to salt stress in short- and long-term experiments. The reactive oxygen species metabolism in the apoplastic fraction was associated with the activity of NADPH oxidase (NOX), apoplastic SOD and cell wall POX. It is possible that oxidative stress and salt stress are interconnected as the antioxidant response could mimic the hypersensitive reaction. NOX, apoplastic SOD and cell wall POX showed enhanced activity preceding an oxidative burst. Additionally, H2O2 could act as an extracellular signal triggered by stress and play a role in cell wall strengthening.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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