RESUMO
In this study, the activities of antioxidant enzymes, photosynthetic pigments, proline and carbohydrate contents in Pitcairnia encholirioides under ex vitro conditions of water deficit were evaluated. Results show that plants under progressive water stress, previously in vitro cultured in media supplemented with 30 g L-1 sucrose and GA3, accumulated more proline and increased peroxidase (POD) activity and the contents of photosynthetic pigments and carbohydrates. For plants previously in vitro cultured with 15 g L-1 sucrose and NAA, no differences were found for proline content and there were reductions in activities of peroxidase (POD), catalase (CAT) and poliphenoloxidase (PPO), and in contents of carbohydrates, with progress of ex vitro water deficit. After rehydration, plants showed physiological recovery, with enzymatic activities and contents of metabolites similar to those found in the controls not submitted to dehydration, regardless of the previous in vitro culture conditions. These results show that micropropagated P. encholirioides has high tolerance to dehydration once in ex vitro conditions, which can ensure the survival of plants from tissue culture when transferred to its natural environment, emphasizing the importance of such biotechnology for the propagation of endangered species.
Neste estudo, foram avaliadas as atividades de enzimas antioxidantes, pigmentos fotossintéticos, conteúdo de prolina e carboidratos em Pitcairnia encholirioides sob déficit hídrico em condições ex vitro. Os resultados mostraram que as plantas sob estresse hídrico progressivo, previamente cultivadas in vitro em meio de cultura suplementado com 30 g L-1 de sacarose e GA3 acumularam mais prolina e aumentaram a atividade da peroxidase (POD) e os teores de pigmentos fotossintéticos e carboidratos. Para plantas previamente cultivadas in vitro com 15 g L-1 de sacarose e ANA, não foram encontradas diferenças nos conteúdos de prolina e houve reduções nas atividades da peroxidase (POD), catalase (CAT) e polifenoloxidase (PPO), e no conteúdo de carboidratos, com o progresso do déficit hídrico ex vitro. Após a reidratação, as plantas apresentaram recuperação fisiológica, com atividades enzimáticas e conteúdo de metabólitos semelhantes aos encontrados nos controles não sujeitos à desidratação, independentemente das condições de cultivo in vitro. Estes resultados mostram que P. encholirioides micropropagada tem alta tolerância à desidratação uma vez em condições ex vitro, o que pode garantir a sobrevivência de plantas provenientes da cultura de tecidos quando transferidas para seu ambiente natural, enfatizando a importância desta biotecnologia para a propagação de espécies ameaçadas.
RESUMO
Abstract In this study, the activities of antioxidant enzymes, photosynthetic pigments, proline and carbohydrate contents in Pitcairnia encholirioides under ex vitro conditions of water deficit were evaluated. Results show that plants under progressive water stress, previously in vitro cultured in media supplemented with 30 g L-1 sucrose and GA3, accumulated more proline and increased peroxidase (POD) activity and the contents of photosynthetic pigments and carbohydrates. For plants previously in vitro cultured with 15 g L-1 sucrose and NAA, no differences were found for proline content and there were reductions in activities of peroxidase (POD), catalase (CAT) and poliphenoloxidase (PPO), and in contents of carbohydrates, with progress of ex vitro water deficit. After rehydration, plants showed physiological recovery, with enzymatic activities and contents of metabolites similar to those found in the controls not submitted to dehydration, regardless of the previous in vitro culture conditions. These results show that micropropagated P. encholirioides has high tolerance to dehydration once in ex vitro conditions, which can ensure the survival of plants from tissue culture when transferred to its natural environment, emphasizing the importance of such biotechnology for the propagation of endangered species.
Resumo Neste estudo, foram avaliadas as atividades de enzimas antioxidantes, pigmentos fotossintéticos, conteúdo de prolina e carboidratos em Pitcairnia encholirioides sob déficit hídrico em condições ex vitro. Os resultados mostraram que as plantas sob estresse hídrico progressivo, previamente cultivadas in vitro em meio de cultura suplementado com 30 g L-1 de sacarose e GA3 acumularam mais prolina e aumentaram a atividade da peroxidase (POD) e os teores de pigmentos fotossintéticos e carboidratos. Para plantas previamente cultivadas in vitro com 15 g L-1 de sacarose e ANA, não foram encontradas diferenças nos conteúdos de prolina e houve reduções nas atividades da peroxidase (POD), catalase (CAT) e polifenoloxidase (PPO), e no conteúdo de carboidratos, com o progresso do déficit hídrico ex vitro. Após a reidratação, as plantas apresentaram recuperação fisiológica, com atividades enzimáticas e conteúdo de metabólitos semelhantes aos encontrados nos controles não sujeitos à desidratação, independentemente das condições de cultivo in vitro. Estes resultados mostram que P. encholirioides micropropagada tem alta tolerância à desidratação uma vez em condições ex vitro, o que pode garantir a sobrevivência de plantas provenientes da cultura de tecidos quando transferidas para seu ambiente natural, enfatizando a importância desta biotecnologia para a propagação de espécies ameaçadas.
Assuntos
Fotossíntese/fisiologia , Prolina/metabolismo , Água/metabolismo , Bromeliaceae/fisiologia , Secas , Antioxidantes/metabolismo , Pigmentos Biológicos , Proteínas de Plantas/metabolismo , Bromeliaceae/enzimologia , Metabolismo dos Carboidratos , LongevidadeRESUMO
One way to minimize the impacts caused by water deficit (WD) in agriculture is the use of tolerant cultivars. The physiological evaluation of plants through the potential quantum efficiency of photosystem II (Fv/Fm) and estimated chlorophyll content (SPAD index) can be an effective tool in the selection and recommendation of water deficit-tolerant cultivars. Within this context, the aim of this study was to evaluate the physiological responses of sugarcane cultivars classified as tolerant or susceptible to water deficit. The experiment was carried out near the city of Jaú, SP, Brazil in a greenhouse, between July and December 2013. The experimental design was completely randomized in a 4 x 2 factorial arrangement, with four replications. We studied four sugarcane cultivars: RB72454, RB855453 (prone to WD), SP81-3250 and SP83-2847 (WD-tolerant) in two water management regimes (with and without deficit). WD reduced stems dry mass of all cultivars, however, the greatest decreases were observed in susceptible cultivars to WD, where the decrease was 58.3 and 74.5% for cultivars RB855443 and RB72454, respectively. As for the SP81-3250 and SP83-2847 cultivars (tolerant), the reduction was 44.1 and 47.7%, respectively. For water deficit-tolerant cultivars, there was lower reduction in potential quantum efficiency of photosystem II and SPAD index; therefore, the physiological characteristics (Fv/Fm and SPAD index) are features that can aid the identification and selection of water deficit tolerant cultivars, and also help the recommendation of these cultivars for harsh environments, minimizing the effects of water deficit on stem yield on the sugarcane crop.
Uma forma de minimizar os impactos causados pelo déficit hídrico (DH) na agricultura é o uso de cultivares tolerantes. A avaliação fisiológica das plantas através da eficiência quântica potencial do fotossistema II (Fv/Fm) e do índice SPAD pode se tornar uma ferramenta eficiente na seleção e recomendação de cultivares tolerantes ao déficit hídrico. Com base nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar as respostas fisiológicas de cultivares de cana-de-açúcar classificadas como tolerantes e susceptíveis ao déficit hídrico. O experimento foi realizado na região do município de Jaú/SP/Brasil em casa de vegetação, entre os meses de julho e dezembro de 2013. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado no esquema fatorial 4 x 2, com quatro repetições. Foram estudadas quatro cultivares de cana-de-açúcar: RB72454, RB855453 (susceptíveis ao DH), SP81-3250 e SP83-2847 (tolerantes ao DH) em dois regimes hídricos (com e sem déficit). O DH reduziu a massa seca dos colmos de todas cultivares, porém, as maiores quedas foram observadas nas cultivares susceptíveis ao DH, em que nas cultivares RB855443 e RB72454 a queda foi de 58,3 e 74,5%, respectivamente. Já para as cultivares SP81-3250 e SP83-2847 (tolerantes), a redução foi de 44,1 e 47,7%, respectivamente. As cultivares tolerantes ao déficit hídrico tiveram menor redução na eficiência quântica potencial do fotossistema II e no índice SPAD, demonstrando, portanto, que os parâmetros fisiológicos (Fv/Fm e índice SPAD) são características que podem auxiliar a identificação e seleção de cultivares tolerantes ao déficit hídrico, e ainda, auxiliar a recomendação dessas cultivares para ambientes desfavoráveis, minimizando os efeitos do déficit hídrico sobre o rendimento de colmos na cultura da cana-de-açúcar.
Assuntos
Produção Agrícola , Clorofila , Desidratação , Saccharum , FluorescênciaRESUMO
Abstract In this study, the activities of antioxidant enzymes, photosynthetic pigments, proline and carbohydrate contents in Pitcairnia encholirioides under ex vitro conditions of water deficit were evaluated. Results show that plants under progressive water stress, previously in vitro cultured in media supplemented with 30 g L-1 sucrose and GA3, accumulated more proline and increased peroxidase (POD) activity and the contents of photosynthetic pigments and carbohydrates. For plants previously in vitro cultured with 15 g L-1 sucrose and NAA, no differences were found for proline content and there were reductions in activities of peroxidase (POD), catalase (CAT) and poliphenoloxidase (PPO), and in contents of carbohydrates, with progress of ex vitro water deficit. After rehydration, plants showed physiological recovery, with enzymatic activities and contents of metabolites similar to those found in the controls not submitted to dehydration, regardless of the previous in vitro culture conditions. These results show that micropropagated P. encholirioides has high tolerance to dehydration once in ex vitro conditions, which can ensure the survival of plants from tissue culture when transferred to its natural environment, emphasizing the importance of such biotechnology for the propagation of endangered species.
Resumo Neste estudo, foram avaliadas as atividades de enzimas antioxidantes, pigmentos fotossintéticos, conteúdo de prolina e carboidratos em Pitcairnia encholirioides sob déficit hídrico em condições ex vitro. Os resultados mostraram que as plantas sob estresse hídrico progressivo, previamente cultivadas in vitro em meio de cultura suplementado com 30 g L-1 de sacarose e GA3 acumularam mais prolina e aumentaram a atividade da peroxidase (POD) e os teores de pigmentos fotossintéticos e carboidratos. Para plantas previamente cultivadas in vitro com 15 g L-1 de sacarose e ANA, não foram encontradas diferenças nos conteúdos de prolina e houve reduções nas atividades da peroxidase (POD), catalase (CAT) e polifenoloxidase (PPO), e no conteúdo de carboidratos, com o progresso do déficit hídrico ex vitro. Após a reidratação, as plantas apresentaram recuperação fisiológica, com atividades enzimáticas e conteúdo de metabólitos semelhantes aos encontrados nos controles não sujeitos à desidratação, independentemente das condições de cultivo in vitro. Estes resultados mostram que P. encholirioides micropropagada tem alta tolerância à desidratação uma vez em condições ex vitro, o que pode garantir a sobrevivência de plantas provenientes da cultura de tecidos quando transferidas para seu ambiente natural, enfatizando a importância desta biotecnologia para a propagação de espécies ameaçadas.
RESUMO
Specimens of Pistia stratiotes were subjected to five concentrations of arsenic (As) for seven days. Growth, As absorption, malondialdehyde (MDA) content, photosynthetic pigments, enzymatic activities, amino acids content and anatomical changes were assessed. Plant arsenic accumulation increased with increasing metalloid in the solution, while growth rate and photosynthetic pigment content decreased. The MDA content increased, indicating oxidative stress. Enzymatic activity and amino acids content increased at the lower doses of As, subsequently declining in the higher concentrations. Chlorosis and necrosis were observed in the leaves. Leaves showed starch accumulation and increased thickness of the mesophyll. In the root system, there was a loss and darkening of roots. Cell layers formed at the insertion points on the root stems may have been responsible for the loss of roots. These results indicate that water lettuce shows potential for bioindication and phytoremediation of As-contaminated aquatic environments.
Espécimes de Pistia stratiotes foram submetidos a cinco concentrações de arsênio (As), durante sete dias. Crescimento, absorção de As, concentração de malondialdeído (MDA), pigmentos fotossintéticos, atividades enzimáticas, concentração de aminoácidos e alterações anatômicas foram avaliadas. O acúmulo de As pelas plantas aumentou com o incremento do metaloide na solução, enquanto que a taxa de crescimento e o teor de pigmentos fotossintéticos diminuiu. O conteúdo MDA aumentou, indicando estresse oxidativo. A atividade de enzimas antioxidantes e os teores de aminoácidos aumentaram nas doses mais baixas de As, declinando nas concentrações mais elevadas. Nas folhas foram observados clorose e necrose. As folhas apresentaram acumulação de amido e aumento da espessura do mesofilo. No sistema radicular houve perda e escurecimento das raízes. Camadas de células formadas nos pontos de inserção da raiz podem ter sido responsáveis pela queda das raízes. Estes resultados indicam que a alface da água apresenta potencial para bioindicação e fitorremediação de ambientes aquáticos contaminados com As.
RESUMO
Specimens of Pistia stratiotes were subjected to five concentrations of arsenic (As) for seven days. Growth, As absorption, malondialdehyde (MDA) content, photosynthetic pigments, enzymatic activities, amino acids content and anatomical changes were assessed. Plant arsenic accumulation increased with increasing metalloid in the solution, while growth rate and photosynthetic pigment content decreased. The MDA content increased, indicating oxidative stress. Enzymatic activity and amino acids content increased at the lower doses of As, subsequently declining in the higher concentrations. Chlorosis and necrosis were observed in the leaves. Leaves showed starch accumulation and increased thickness of the mesophyll. In the root system, there was a loss and darkening of roots. Cell layers formed at the insertion points on the root stems may have been responsible for the loss of roots. These results indicate that water lettuce shows potential for bioindication and phytoremediation of As-contaminated aquatic environments.
Espécimes de Pistia stratiotes foram submetidos a cinco concentrações de arsênio (As), durante sete dias. Crescimento, absorção de As, concentração de malondialdeído (MDA), pigmentos fotossintéticos, atividades enzimáticas, concentração de aminoácidos e alterações anatômicas foram avaliadas. O acúmulo de As pelas plantas aumentou com o incremento do metaloide na solução, enquanto que a taxa de crescimento e o teor de pigmentos fotossintéticos diminuiu. O conteúdo MDA aumentou, indicando estresse oxidativo. A atividade de enzimas antioxidantes e os teores de aminoácidos aumentaram nas doses mais baixas de As, declinando nas concentrações mais elevadas. Nas folhas foram observados clorose e necrose. As folhas apresentaram acumulação de amido e aumento da espessura do mesofilo. No sistema radicular houve perda e escurecimento das raízes. Camadas de células formadas nos pontos de inserção da raiz podem ter sido responsáveis pela queda das raízes. Estes resultados indicam que a alface da água apresenta potencial para bioindicação e fitorremediação de ambientes aquáticos contaminados com As.
Assuntos
Araceae/metabolismo , Arsênio/metabolismo , Monitoramento Ambiental/métodos , Poluentes Químicos da Água/metabolismo , Biodegradação Ambiental , Fatores de Tempo , Purificação da Água/métodosRESUMO
Hymenaea courbaril L. var. stilbocarpa (Hayne) Lee et Lang. é uma espécie clímax tolerante a sombra, ao passo que Enterolobium contortisiliquum (Vell.) Morong. é uma espécie pioneira. O desenvolvimento destas espécies pode refletir a habilidade de adaptação aos diferentes fatores ambientais (luz, água e temperatura) no local em que estão crescendo. O suprimento inadequado de um desses fatores pode reduzir o vigor da planta e limitar seu desenvolvimento. O presente trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos do nível de sombreamento no crescimento e a concentração de pigmentos fotossintéticos em duas espécies de leguminosas arbóreas, Hymenaea courbaril L. var. stilbocarpa (Hayne) Lee et Lang. e Enterolobium contortisiliquum (Vell.) Morong. O experimento foi conduzido no Setor de Olericultura do Centro Universitário Luterano de Ji-Paraná (CEULJI/ULBRA)/Rondônia. Durante a formação das mudas, ambas as espécies foram expostas a quatro tratamentos de sombra: 0 % (controle - sol pleno); 30 %; 50 % e 80 %. Cada tratamento foi constituído com três repetições de cada espécie; o delineamento experimental foi inteiramente casualisado. Quatro meses após a semeadura, as seguintes análises foram realizadas: número de folhas, altura da planta, comprimento do sistema radicular, massa seca total e concentração de pigmentos fotossintéticos. O tratamento sob sol pleno afetou negativamente o crescimento de ambas as espécies. As mudas crescidas sob 50% e 80% apresentaram melhor desenvolvimento. Conforme o aumento do sombreamento houve um decréscimo na razão clorofila a/b e um aumento nas concentrações de clorofila total e carotenóides totais.
Hymenaea courbaril L. var. stilbocarpa (Hayne) Lee et Lang. is a clímax shadow tolerant specie and Enterolobium contortisiliquum (Vell.) Morong., by the other hand, is considered as a pioneer specie. The development of these species may reflect its adaptation ability to different environmental elements (light, water and temperature) at its growth site. An inadequate supply of some of these elements may reduce plant vigor and limit its development. This work aimed to evaluate the effects of shade intensity on the growth and photosynthetic pigment concentration of two arboreal legumes that are typical to northern Brazil, namely, the Hymenaea courbaril L. var. stilbocarpa (Hayne) Lee et Lang. and the Enterolobium contortisiliquum (Vell.) Morong. The experiment was carried out at the Centro Universitário Luterano de Ji-Paraná (CEULJ/ULBRA)/Rondônia. During the formation of the seedlings, both species were exposed to four treatments of shade: 0 % (control - without shade); 30 %; 50 % e 80 %. Each treatment was carried out with three replications for each species; the experimental design was completely randomized. Four month after sowing, the following analyses were carried out: number of leaves, plant height, roots length, dry mass and photosynthetic pigment concentration. The treatment under 0% shade impaired the seedling growth of both species. The most favorable treatments were 50 % and 80 % shade. According to the shade intensity, the chlorophyll a/b ratio decreased and the chlorophyll and carotenoids increased.
Assuntos
Fotossíntese , Luz Solar , Hymenaea/crescimento & desenvolvimento , Fabaceae/crescimento & desenvolvimento , Carotenoides/análise , Clorofila/análiseRESUMO
Objetivou-se, neste trabalho, caracterizar aspectos fisiológicos de microtomateiros (Lycopersicon esculentum P. Miller cv. Micro-Tom) fitocromo-mutantes. A cultivar Micro-Tom e os mutantes aurea (deficiente na biossíntese do cromóforo dos fitocromos), atroviolacea (atv) e high pigment1 (hp1;ambos superexpressam eventos mediados por fitocromos) foram cultivados em condições controladas de luz e temperatura e caracterizados no estágio de floração. O mutante hp1 obteve as maiores taxas de fotossíntese potencial e de conteúdo de carotenóides. O mutante aurea manteve taxas de fotossíntese potencial similares à cultivar Micro-Tom, mesmo expressando o mais baixo conteúdo de clorofilas, e também expressou o maior conteúdo de nitrogênio entre os demais microtomateiros. Os mutantes aurea e hp1 obtiveram os menores conteúdos de açúcares solúveis totais. O mutante atv expressou o maior conteúdo de clorofilas e também a menor razão clorofila a/b.
The objective of this work was to characterize physiological aspects of micro-tomato (Lycopersicon esculentum P. Miller cv. Micro-Tom) phytochrome-mutants. Plants of Micro-Tom cultivar and aurea (deficient in phytochrome chromophore biosynthesis), high pigment1 (hp1) and atroviolacea (atv) (both super express phytochrome events-mediated) mutants were cultivated under controlled light and temperature and evaluated in flowering stage. The hp1 mutant expressed the highest rates of potential photosynthesis and also the content of total carotenoids. Aurea mutant maintained similar potential photosynthesis rates as the Micro-Tom cultivar, even containing low chlorophyll content, and expressed the highest content of nitrogen among all micro-tomatoes studied. Total soluble sugars were lower in aurea and hp1 mutants. The atv mutant expressed the highest content of chlorophylls and also the lowest rate of chlorophyll a/b.
