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Título: Restrição de crescimento induzida por estresse salino como uma estratégia de defesa oxidativa em raízes de feijão-caupi
Título em inglês: Salt-induced growth reduction as a strategy of oxidative defense in cowpea roots
Autor(es): Maia, Josemir Moura
Orientador(es): Silveira, Joaquim Albenísio Gomes da
Palavras-chave: Bioquimica
enzimas antioxidantes
Estresse salino
proteção oxidativa
Vigna unguiculata
raízes
antioxidant enzymes
oxidative protection
roots
Salt stress
Vigna unguiculata
Data do documento: 2008
Citação: MAIA, J. M. (2008)
Resumo: A presente tese propôs testar a hipótese de que a redução no comprimento de raízes de feijão-caupi, tratadas com NaCl, pode está relacionada com mudanças na atividade de enzimas antioxidantes intracelulares e apoplásticas. Isto seria relacionado ao aumento e/ou controle da concentração de espécies reativas oxigênio por mecanismos enzimáticos que controlam o crescimento. O trabalho foi subdividido em 5 capítulos independentes e interligados. O primeiro capítulo trata de uma revisão teórica do tema abordado na tese justificando-a e colocando em evidência a relevância científica do trabalho. Esta revisão trata de todos os aspectos abordados na tese, além de temas conexos como a descrição das vias sinalização ativadas sobre estresse salino e algumas moléculas sinalizadoras. No capítulo 2, avaliou-se o efeito do NaCl no comprimento da raiz, conteúdo relativo de água (CRA), teor de massa seca, concentração de Na+ e relação K+/Na+ além da atividade de dismutase de superóxido (SOD), peroxidase de ascorbato (APX), peroxidase de fenóis (POX) e catalase (CAT) nas cultivares Pérola (sensível) e Pitiúba (resistente) de feijão-caupi, contrastantes quanto à resistência ao estresse salino e oxidativo no estádio de germinação. Este trabalho possibilitou concluir que embora as cultivares apresentem grau de sensibilidade diferenciado ao NaCl e estresse oxidativo, no estádio de germinação, essas características não são mantidas no estádio fisiológico de plantula. Além disso, os parâmetros avaliados não foram capazes de determinar diferenças contrastantes entre as duas cultivares que pudessem classificá-las como resistente e/ou susceptível ao sal. No intuito de compreender melhor os mecanismos antioxidantes das cultivares estudadas e avaliar se a concentração de NaCl interfere na reposta das mesmas, no capítulo 3 determinou-se comprimento radicular, CRA e concentração de Na+, além das atividades de SOD, APX, CAT e POX em raízes de plântulas tratadas com 0; 25; 50; 75 e 100 mM de NaCl durante dois dias. Este capítulo possibilitou concluir que a resposta no crescimento e na atividade de enzimas antioxidantes é dependente da dose e da cultivar. Ademais, verificou-se que um sistema envolvendo a atividade de POX poderia estar associado tanto à manutenção dos níveis de H2O2 quanto à redução no comprimento radicular. Para determinar se os mecanismos antioxidantes são dependentes do tempo de exposição ao NaCl, no capítulo 4, raízes de feijão-caupi da cultivar Pitiúba foram tratadas com 0; 50 e 100 mM de NaCl durante 0; 24; 48; 72 e 96 horas. Neste capítulo, demonstrou-se que a redução no comprimento radicular, depende da dose e do tempo de exposição ao NaCl e que os efeitos são acompanhados por um acúmulo de Na+ nos tecidos, embora isto não leve a uma peroxidação de lipídeos. Este capítulo também levantou dúvidas com relação ao envolvimento das enzimas SOD, APX, CAT e POX durante o crescimento. Para contribuir com a elucidação desses mecanismos o capítulo 5 envolveu pelo menos 3 experimentos onde as plântulas de feijão-caupi foram expostas a períodos de estresse de curta e longa duração. Nestes experimentos foram relacionados o metabolismo das espécies reativas de oxigênio de apoplasto com a atividade de oxidase de NADPH (NOX), SOD apoplástica e POX de parede celular. Uma explicação plausível para uma relação entre o estresse oxidativo e o estresse salino é que a resposta antioxidante pode simular parcialmente uma resposta hipersensitiva. As enzimas NOX, SOD apoplástica 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 lignificação da parede.
Abstract: 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 Pérola (sensitive) and Pitiúba (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 Pitiúba 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 Pitiúba 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.
Descrição: MAIA, Josemir Moura. Restrição de crescimento induzida por estresse salino como uma estratégia de defesa oxidativa em raízes de feijão-caupi. 2008. 158 f. Tese (Doutorado em Bioquímica)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2008.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/18883
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