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Título: Pré-tratamento foliar com H2O2 como estratégia para minimizar os efeitos deletérios da salinidade em plantas de milho
Título em inglês: H2O2 leaf spray pretreatment alleviates the deleterious effects of salinity on maize plants
Autor(es): Gondim, Franklin Aragão
Orientador(es): Gomes Filho, Enéas
Palavras-chave: Bioquimica
Glutationa
Estresse salino
Solutos orgânicos e inorgânicos
Zea mays
Salinidade
Peróxido de hidrogênio
Data do documento: 2012
Citação: GONDIM, F. A.; GOMES FILHO, E. (2012)
Resumo: Este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos do pré-tratamento de pulverização foliar das plantas de milho com peróxido de hidrogênio (H2O2) sobre a aclimatação ao estresse salino, estudando os mecanismos fisiológicos e bioquímicos envolvidos. A presente tese foi dividida em três experimentos independentes que resultaram na produção de três capítulos, cada um correspondendo a um artigo científico. Os experimentos foram conduzidos em casa de vegetação, sob condições hidropônicas, utilizando o híbrido triplo de milho (Zea mays L), BRS 3003. Oito dias após a semeadura, as plântulas foram pulverizadas com água destilada (controle) ou solução aquosa de H2O2 na concentração de 10 mM e, 48 h após o início da pulverização, foram submetidas ao tratamento com NaCl a 80 mM. No primeiro trabalho, foram estudados os efeitos da aplicação foliar de H2O2 no crescimento e nos teores de solutos orgânicos e inorgânicos de plantas de milho crescendo sob condições salinas. Verificou-se que o pré-tratamento de pulverização das plantas de milho com H2O2 induziu aclimatação das plantas de milho ao estresse salino, revertendo parcialmente os efeitos deletérios da salinidade no crescimento. Este efeito foi atribuído, pelo menos em parte, a um maior acúmulo de proteínas solúveis, carboidratos solúveis e NO3-, bem como a um menor acúmulo de íons tóxicos (Na+ e Cl-) nas folhas. O segundo trabalho avaliou os efeitos da aplicação foliar de H2O2 no crescimento, na atividade das enzimas antioxidativas, na peroxidação dos lipídios (teores de malondialdeído-MDA) e na expressão da enzima catalase (CAT) em plantas de milho sob condições de estresse salino. Constatou-se que a salinidade reduziu o crescimento das plantas e que a aplicação foliar de H2O2 minimizou este efeito. Observou-se também que as enzimas antioxidativas estudadas (catalase, peroxidase do guaiacol, perdoxidase do ascorbato e dismutase do superóxido) tiveram suas atividades aumentadas pela aplicação foliar de H2O2. A CAT se mostrou a principal enzima responsiva ao H2O2 e seu aumento de atividade parace estar relacionado à regulação da expressão gênica. Sob condições salinas, a menor peroxidação de lipídios foi encontrada nas plantas que apresentaram maiores atividades da CAT. De modo geral, concluiu-se que a pulverização foliar das plantas de milho com H2O2 foi capaz de reduzir os efeitos deletérios da salinidade no crescimento das plantas e na peroxidação dos lipídios. Essas respostas podem ser atribuídas, pelo menos em parte, à capacidade do H2O2 de induzir aumento na atividade e/ou expressão das enzimas antioxidativas, especialmente a CAT. O terceiro trabalho analisou os efeitos da aplicação foliar de H2O2 na área foliar, nos teores relativos de clorofila, nos teores relativos de água, nas trocas gasosas e nos teores de H2O2, ascorbato e glutationa de plantas de milho crescendo sob condições salinas. De modo geral, a salinidade reduziu a área foliar, os teores relativos de clorofila e os teores relativos de água e a pulverização foliar com H2O2 foi eficaz em minimizar esse efeito. A salinidade reduziu os parâmetros fotossintéticos (condutância estomática, transpiração, fotossíntese e concentração interna de CO2) e o pré-tratamento de pulverização das plantas com H2O2 foi capaz de reverter parcialmente esse efeito. Os teores de H2O2 foram aumentados pela salinidade tanto nas folhas como nas raízes e a pulverização foliar com H2O2 mostrou-se eficiente em reduzir este efeito, sem, contudo, alterar o estado redox dos antioxidantes analisados (ascorbato e glutationa).
Abstract: This study evaluated the effects of H2O2 leaf spraying pretreatment on the maize plant acclimation to salt stress, studying the physiological and biochemical mechanisms involved. The present thesis was divided into three independent experiments that resulted in three chapters, each one corresponding to a scientific article. The experiments were conducted under hydroponic conditions and maintained in greenhouse, the plant model used was triple hybrid of maize (Zea mays L.), BRS 3003. Eight days after sowing (DAS), the seedlings were sprayed with 10 mM H2O2 solution or distilled water (as a control). Forty-eight hours after the spraying beginning, the seedlings were subjected to treatment with NaCl at 80 mM. In the first study, we analyzed the effects of H2O2 leaf spraying pretreatment on the growth and on the levels of organic and inorganic solutes in maize plants under salt stress. It was observed that H2O2 leaf spraying pretreatment promoted plant acclimation to salt stress, reducing the deleterious effects of salinity on the maize growth. This effect can be attributed, at least partially, to a great production of proteins, and soluble carbohydrates and NO3- as well as lower levels of Cl- and Na+ in leaves. The second study evaluated the effects of H2O2 leaf spraying pretreatment on growth, antioxidative enzymes activity, lipid peroxidation (levels of malondialdehyde - MDA) and on the catalase expression (CAT) in maize plants under salt stress. It was observed that salinity reduced maize seedling growth when compared to control conditions, and H2O2 foliar spraying was effective in minimizing this effect. Analysis of the antioxidative enzymes (catalase, guaiacol peroxidase, ascorbate peroxidase and superoxide dismutase) revealed that H2O2 leaf spraying increased antioxidant enzyme activities. CAT was the most responsive of these enzymes to H2O2, with higher activity since the beginning of the treatment (48 h), while guaiacol peroxidase and ascorbate peroxidase were responsive only at later stages (240 h) of treatment. Increased CAT activity appears linked to gene expression regulation. Lower MDA levels were detected in plants with higher CAT activity, which may result from the protective function of this enzyme. Overall, we can conclude that pretreatment with H2O2 leaf spraying was able to reduce the deleterious salinity effects on seedling growth and lipid peroxidation. These responses could be attributed to the H2O2 ability to induce antioxidant defenses, especially CAT activity. The third study evaluated the effects of H2O2 leaf spraying pretreatment on leaf area, relative chlorophyll content, relative water content, gas exchange and on the H2O2, ascorbate and glutathione contents in salt-stressed maize plants. In general, the salinity reduced leaf area, relative chlorophyll content and relative water content of the maize plants in comparison to the plants that grew under control conditions, moreover H2O2 leaf spraying was effective in minimize this effect. The salt treatment reduced photosynthetic parameters and, the H2O2 leaf spray was able to partially reverse this effect. The H2O2 content was increased by salinity in both, leaves and roots, and H2O2 leaf spray was effective in reducing this negative effect. The H2O2 foliar application did not alter the redox state of the antioxidants studied (ascorbate and glutathione).
Descrição: GONDIM, F. A. Pré-tratamento foliar com H2O2 como estratégia para minimizar os efeitos deletérios da salinidade em plantas de milho. 2012. 147 f. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/14282
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