Resumo em Português:
Adaptação de plantas sob condições limitantes de irradiância pode ser investigada pela eficiência do uso da energia disponível, com uma perda mínima da energia termodinâmica. Por essa razão, foram comparados o fluxo energético e o índice de desempenho (PI ABS) em plantas jovens de copaíba (Copaifera multijuga) e de mogno (Swietenia macrophyla) sob condições de sol e sombra. O experimento foi conduzido em Manaus (3º8'S, 59º52'W). Os transientes de fluorescência foram obtidos em folhas saudáveis e intactas, utilizando-se de um fluorômetro portátil, no período entre 1200 e 1300 h. A partir do teste O-J-I-P foram calculados os seguintes parâmetros: 1) densidade de centros de reação por seção transversal (RC/CS), 2) eficiência máxima do fotossistema II (sigmaPo), 3) probabilidade da energia de excitação (psio) ou de um fóton absorvido (sigmaEo) mover um elétron após a quinoma A, e 4) índice de desempenho (PI ABS). Os maiores valores de PI ABS foram encontrados em plantas jovens sob sombra, para ambas as espécies. Plantas de mogno exibiram valores de PI ABS cerca de três vezes e 14 vezes maiores que os de plantas de copaíba sob condições de sombra e sol, respectivamente. Para RC/CS foi observado que 58% e 78% dos centros de reação em mogno e em copaíba, respectivamente, foram inativados sob condições de sol. Alta irradiância induziu decréscimos em sigmaPo em mogno (36%) e em copaiba (69%) quando comparado com as plantas à sombra, resultado da necessidade de dissipação do excesso de energia sob plena exposição solar. Verificou-se também que plantas sob sol apresentaram decréscimo severo em sigmaEo, particularmente em copaíba (23 vezes) quando comparado com mogno (nove vezes). Portanto, plantas jovens de mogno exibiram os mais altos índices de desempenho sob baixas e altas irradiâncias, o quê sugere menor entropia do que em plantas jovens de copaíba, além de demonstrar maior plasticidade para o uso da energia.Resumo em Inglês:
Plant adaptation under conditions of limited irradiance can be investigated by their efficiency while using the available energy with a minimal thermodynamic energy loss. For this reason, we compared the energetic fluxes and the performance index (PI ABS) in copaiba (Copaifera multijuga) and mahogany (Swietenia macrophyla) seedlings under both sunlight and shade. The experiment was carried out in Manaus (3º8'S, 59º52'W), Amazonas State, Brazil. The fluorescence transients were obtained in intact and healthy leaves using a Plant Efficiency Analyser (PEA) between 1200 h and 1300 h. Using the O-J-I-P test, the following parameters were calculated: 1) density of reaction centers per cross section (RC/CS), 2) maximum quantum yield for primary photochemistry of photosystem II (sigmaPo), and 3) probability of energy excitation (psio) or that of an absorbed photon (sigmaEo) to move an electron further than quinone A, and 4) the performance index (PI ABS). The highest PI ABS was found in seedlings under shade for both species. Mahogany seedlings exhibited values of PI ABS about three-fold and 14-fold higher than copaiba seedlings under shade and sunlight, respectively. For RC/CS, reaction centers were inactive under sunlight, 58% for mahogany and 78% for copaiba. The high irradiance induced a decrease of sigmaPo in mahogany (36%) and in copaiba (69%) when compared to shaded seedlings. This likely was a result of need for excess energy dissipation under sunlight. In addition, it was verified that seedlings under sunlight presented a severe decrease in sigmaEo, particularly in copaiba (23-fold), when compared to mahogany (9fold). Therefore, mahogany seedlings showed the highest performance in energy use under low and high irradiance, thus it may be proposed that mahogany presented lower entropy than copaiba seedlings, as demonstrated by the higher plasticity in the use of energy.Resumo em Português:
Danos por salinidade em arroz e em outras espécies sensíveis ao estresse salino são devidos ao transporte excessivo de NaCl, desde o sistema radicular até as folhas; assim, baixo transporte de sais para os ramos pode ser uma característica importante na determinação da resistência salina. Uma vez que a absorção rápida dos íons sódio é uma parte crucial da resposta do arroz à salinidade, conduziram-se experimentos para comparar-se o fluxo (apoplástico) pelo desvio (bypass flow) de dois genótipos de arroz (IR4630 e IR15324) diferindo na tolerância salina, visto ser esse fluxo uma das principais rotas pelas quais o Na+ entra nas raízes de arroz. Experimentos com as folhas mais jovens completamente expandidas (terceira a partir do ápice), usando-se o PTS (um corante fluorescente como um traçador apoplástico para a corrente transpiratória) e o inseto Philaenus spumarius para amostragens da seiva do xilema, não demonstraram qualquer diferença aparente no chamado fluxo pelo desvio entre os dois genótipos. A similaridade da concentração de Na+ na seiva do xilema de ambos genótipos foi respaldada pelos resultados de medições de PTS. Apesar dessa similaridade, a concentração de Na+ nos tecidos da terceira folha, como um todo, em IR15324 (linhagem sensível) foi cerca de duas vezes maior que em IR4630 (linhagem tolerante). As taxas de transpiração ao longo 8 d de salinização foram similares entre os dois genótipos, evidenciando que o maior acúmulo de NaCl nas plantas de IR15324 não foi, provavelmente, devido a diferenças de suprimento de sal às folhas, via uma rota apoplástica. Os resultados deste trabalho sugerem que a diferença na tolerância salina pode ser uma conseqüência de danos às folhas 1 e 2 em IR15234, que permitiram maior vazamento de Na+ no floema - e conseqüentemente transporte de Na+ para a folha 3.Resumo em Inglês:
Salinity damage in rice and other salt-sensitive species is due to excessive transport of NaCl through the root system to the leaves and consequently low salt transport to the shoot can be a major trait determining salt resistance. Since the rapid uptake of sodium ions is such a crucial part of the response of rice to salinity, physiological experiments were carried out to compare bypass flow in two genotypes of rice (IR4630 and IR15324) differing in salt tolerance, because it has been suggested that an apoplastic pathway, bypass flow, is a major contributory pathway for Na+ entrance into rice plants. Experiments on the youngest fully expanded photosynthetic leaf (the third from the base), using PTS as a tracer for apoplastic movement and Philaenus spumarius (a xylem-feeding insect) as a means to sample the xylem sap, did not demonstrate any apparent difference in bypass flow between the two lines. The similarity of Na+ concentration in the xylem sap of both genotypes paralleled the results of PTS (a fluorescent dye used as an apoplastic tracer for the transpiration stream) measurements. Despite the similarity of Na+ concentration in the xylem sap of the third leaves, the Na+ concentration in the bulk of these leaves of IR15324 plants (the sensitive line) was about twice that of IR4630 (the tolerant line). Measurements of transpiration over 8 d of salinisation showed the similarity of rates in both lines providing evidence that the greater accumulation of NaCl in IR15324 than in IR4630 plants was unlikely to be due to a difference in the delivery of salt to the leaves by an apoplastic route. Results of the current work suggest that the difference in salt tolerance might be a consequence of damage to leaves 1 and 2 of IR15324 that allowed Na+ to leak into the phloem - and consequently move to leaf 3.Resumo em Português:
A seca é uma das maiores limitações à produtividade das plantas em todo o mundo. Identificar ferramentas satisfatórias de seleção e características quantitativas facilitaria o processo de melhoramento de uma cultura para tolerância à seca. No presente estudo, foi avaliada a adequação de quatro parâmetros fisiológicos (razão entre fluorescências variável e máxima da clorofila a, F v/F m; estimativa do conteúdo de clorofila na folha via o índice SPAD; temperatura da folha, TF; e conteúdo relativo de água na folha, CRA) para distinguir entre genótipos de cana-de-açúcar tolerantes e suscetíveis submetidos a um ciclo de 90 dias de déficit hídrico. Foram avaliados oito genótipos, cultivados sob condições de campo. Aos 45 dias após o estabelecimento dos tratamentos, F v/F m, índice SPAD e CRA das plantas sob estresse declinaram significativamente em todos os genótipos, comparados aos respectivos controles sob condições ideais de irrigação. Entretanto, as reduções foram mais severas nas folhas dos genótipos suscetíveis à seca. Sob estresse hídrico, o grupo dos genótipos tolerantes manteve maiores valores de F v/F m (8%), índice SPAD (15%) e CRA (16%) do que os dos genótipos suscetíveis. Em geral, TF das plantas sob estresse foi maior (~4ºC) que TF das plantas sob condições ideais de água, mas o aumento relativo foi maior entre os genótipos suscetíveis. Sob déficit hídrico, TF dos genótipos tolerantes foi, em média, 2,2ºC menor do que a dos genótipos suscetíveis. Os resultados são consistentes com a classificação desses genótipos como tolerantes/suscetíveis e indicam que essas ferramentas podem ser confiáveis na seleção para tolerância à seca, com F v/F m, índice SPAD e TF tendo a vantagem adicional de serem técnicas não-destrutivas e de fácil e rápido emprego.Resumo em Inglês:
Drought is one of the major limitations to plant productivity worldwide. Identifying suitable screening tools and quantifiable traits would facilitate the crop improvement process for drought tolerance. In the present study, we evaluated the ability of four relatively physiological parameters (variable-to-maximum chlorophyll a fluorescence ratio, F v/F m; estimated leaf chlorophyll content via SPAD index; leaf temperature, LT; and, leaf relative water content, RWC) to distinguish between drought tolerant and susceptible sugarcane genotypes subjected to a 90-d drought cycle. Eight field-grown genotypes were studied. By 45 d after the onset of treatments, the F v/F m, SPAD index and RWC of drought-stressed plants had declined significantly in all genotypes compared to values at the onset of well-watered treatments. However, the reductions were more severe in leaves of susceptible genotypes. Under drought stress, the tolerant genotypes as a group, maintained higher F v/F m (8%), SPAD index (15%), and RWC (16%) than susceptible genotypes. In general, LT of drought-stressed plants was higher (~4ºC) than that of well-watered plants but the relative increase was greater among drought susceptible genotypes. Under drought stress, LT of tolerant genotypes was on average 2.2ºC lower than that of susceptible genotypes. The results are consistent with the tolerant-susceptible classification of these genotypes and indicate that these tools can be reliable in screening for drought tolerance, with F v/F m, SPAD index and LT having the added advantage of being nondestructive and easily and quickly assessed.Resumo em Português:
Efeitos do 28-homobrassinolídeo sobre o crescimento, absorção de zinco e atividades de enzimas antioxidativas em plântulas de Brassica juncea L.: O presente estudo foi conduzido para estudarem-se os efeitos do 28homobrassinolídeo sobre o crescimento, a absorção de zinco e a atividade de enzimas antioxidativas [peroxidases do guaiacol (EC 1.11.1.7), catalase (EC 1.11.1.6), redutase da glutationa, (EC 1.6.4.2), peroxidase do ascorbate (EC 1.11.1.11) e dismutase do superóxido (EC 1.15.1.1)] e concentração de proteínas em plântulas de Brassica juncea L. tratadas com Zn em diferentes concentrações, aos sete dias de idade. O brassinolídeo, à concentração de 10-9 M, reduziu a absorção de Zn e o fator de bioconcentração. O Zn, quando aplicado em diferentes concentrações, isoladamente, acarretou decréscimos nas atividades das enzimas e na concentração de proteínas. Contudo, o efeito do 28-homobrassinolídeo, aplicado antes da semeadura, reduziu a absorção do metal e fez aumentar as atividades das enzimas antioxidativas e a concentração de proteínas nas plântulas.Resumo em Inglês:
The present work was undertaken to study the effects of 28-homobrassinolide on growth, zinc metal uptake, antioxidative enzyme [guaiacol peroxidase (EC 1.11.1.7), catalase (EC 1.11.1.6), glutathione reductase (EC 1.6.4.2), ascorbate peroxidase (EC 1.11.1.11), superoxide dismutase (EC 1.15.1.1)] activities and protein content in 7-d-old seedlings of Brassica juncea L. treated with Zn metal at different concentrations. 28-homobrassinolide at 10-9 M concentration lowered Zn uptake and bioconcentration factor. Different concentrations of Zn-metal treatment alone decreased the enzyme activities and protein concentration of seedlings. However, pre-sowing treatments of 28homobrassinolide lowered the uptake of metal and enhanced the activities of enzymes and protein concentration of seedlings.Resumo em Português:
Atoxicidade do alumínio é um problema sério em solos brasileiros e a seleção de clones de batata é uma estratégia importante para produzir essa cultura em tais solos. Clones de batata, Macaca, SMIC148-A, Dakota Rose e Solanum microdontum, foram cultivados em solução nutritiva (pH 4.0) com 0, 50, 100, 150 e 200 mg Al L-1. Após 7 d, o teor de Al em raízes e parte aérea em todos clones aumentou linearmente com o suprimento de Al. Baseado no crescimento relativo da raiz, os clones S. microdontum e SMIC148-A foram considerados tolerantes ao Al, enquanto os clones Macaca e Dakota Rose foram considerados sensíveis. O crescimento da parte aérea do clone Macaca diminuiu linearmente com o Al. A concentração de H2O2 nas raízes de ambos os clones sensíveis ao Al aumentou com o suprimento de Al, enquanto nos clones tolerantes houve decréscimo (SMIC148-A) ou falta de resposta (S. microdontum). A concentração de H2O2 na parte aérea aumentou linearmente em Macaca, enquanto em Dakota Rose houve uma relação quadrática com os níveis de Al. Por outro lado, nos clones tolerantes ao Al a concentração de H2O2 não foi alterada (S. microdontum) ou foi reduzida (SMIC148-A). A atividade da catalase (CAT) nas raízes de ambos clones sensíveis ao Al aumentou com o suprimento de Al, enquanto nos clones tolerantes não houve alteração (SMIC148-A) ou, então, redução (S. microdontum). Na parte aérea, a atividade da CAT em S. microdontum aumentou com o suprimento de Al. Em todos clones de batata, a concentração de clorofila variou curvilinearmente em relação ao suprimento de Al; nos clones sensíveis, a concentração de clorofila diminuiu pela adição de Al em níveis acima de 100 mg L-1, porém em SMIC148-A houve aumento na presença de Al (na faixa próxima a 100 e 150 mg L-1) e diminuição em S. microdontum, independentemente do tratamento de Al. A concentração de carotenóides nos clones sensíveis ao Al diminuiu linearmente, em resposta ao Al. O Al aumentou a peroxidação lipídica em raízes dos clones sensíveis, enquanto na parte aérea houve aumento linear nesses clones e também em S. microdontum (próximo a 50 mg Al L-1). A oxidação protéica foi observada principalmente nas raízes dos clones sensíveis ao alumínio. Entretanto, foi observada oxidação protéica na parte aérea de todos clones de batata, em resposta ao Al. Estes resultados indicam que o estresse oxidativo causado por Al em batata pode prejudicar vários componentes celulares, principalmente nos clones sensíveis ao metal.Resumo em Inglês:
Aluminum toxicity is a serious problem in Brazilian soils and selecting potato clones is an important strategy to produce this crop on these kinds of soils. Potato clones, Macaca, SMIC148-A, Dakota Rose, and Solanum microdontum, were grown in a nutrient solution (pH 4.0) with 0, 50, 100, 150 and 200 mg Al L-1. After 7 d, Al concentration in both root system and shoot of all clones increased linearly with increasing Al levels. Based on relative root growth, S. microdontum and SMIC148-A were considered Al-tolerant clones, whereas Macaca and Dakota Rose were considered Al-sensitive. Shoot growth in Macaca linearly decreased with increasing Al levels. Root H2O2 concentration in both Al-sensitive clones increased with increasing Al supply, whereas in Al-tolerant clones it either decreased (SMIC148-A) or demonstrated no alteration (S. microdontum). Shoot H2O2 concentration increased linearly in Macaca, whereas for Dakota Rose it showed a quadratic relationship with Al levels. On the other hand, shoot H2O2 concentration in the Al-tolerant clones either demonstrated no alteration (S. microdontum) or presented lower levels (SMIC148-A). Root catalase (CAT) activity in both Al-sensitive clones increased with increasing Al levels, whereas in Al-tolerant clones it either demonstrated no alteration (SMIC148-A) or presented lower levels (S. microdontum). Shoot CAT activity in the S. microdontum increased curvilinearly with increasing Al levels. In all potato clones, chlorophyll concentration showed a curvilinear response to Al supply, where in Al-sensitive clones it decreased upon addition of Al exceeding 100 mg L-1, but in SMIC148-A it increased at levels between approximately 100 and 150 mg L-1, and decreased in S. microdontum regardless of the Al level. Carotenoid concentrations in the Al-sensitive clones were linearly decreased with increasing Al levels. Aluminum supply caused root lipid peroxidation only in the Al-sensitive clones, whereas in the shoot it increased linearly in the Al-sensitive clones and in S. microdontum it only increased at around 50 mg L-1. Most of root protein oxidation was only observed in the Al-sensitive clones. However, shoot protein oxidation was increased with increasing Al levels for all potato clones. These results indicate that oxidative stress caused by Al in potato may harm several components of the cell, mainly in Al-sensitive clones.Resumo em Português:
No presente estudo, os efeitos do cádmio (Cd) sobre a peroxidação lipídica, o extravazamento de eletrólitos, a oxidação protéica, a atividade das enzimas peroxidase do ascorbato (APX; E.C. 1.11.1.11), catalase (CAT; E.C. 1.11.1.6) e dismutase do superóxido (SOD; E.C. 1.15.1.1) e as concentrações de ácido ascórbico, de grupos tióis não-protéicos e de proteínas solúveis totais foram investigados em plântulas de pepino (Cucumis sativus L.). As plântulas foram cultivadas in vitro em um substrato solidificado com ágar contendo quatro concentrações de Cd na forma de CdCl2 (0, 100, 400 e 1000 µmol L-1), durante 10 d. A menor concentração de Cd diminuiu a concentração de aldeído malônico. O extravazamento de eletrólitos aumentou somente em 1000 µmol Cd L-1, enquanto a oxidação protéica e a concentração de proteínas solúveis totais foram aumentadas somente em 400 e 1000 µmol Cd L-1. A atividade da APX foi inibida, enquanto as atividades da CAT e SOD foram aumentadas em todas as concentrações de Cd. A concentração de ácido ascórbico aumentou sob 400 e 1000 µmol Cd L-1, enquanto a de grupos tióis não-protéicos aumentou em todas as concentrações de Cd. Os resultados evidenciam a importância do sistema antioxidante enzimático e não-enzimático na resposta à toxicidade de cádmio em plântulas de pepino.Resumo em Inglês:
In this study, the effects of cadmium (Cd) on lipid peroxidation, electrolyte leakage, protein oxidation, ascorbate peroxidase (APX; E.C. 1.11.1.11), catalase (CAT; E.C. 1.11.1.6) and superoxide dismutase (SOD; E.C. 1.15.1.1) activities, and ascorbic acid, non-protein thiol groups and total soluble protein contents in cucumber seedlings (Cucumis sativus L.) were investigated. Seedlings were grown in vitro in an agar-solidified substrate containing four Cd levels as CdCl2 (0, 100, 400, and 1000 µmol L-1) for 10 d. The lowest Cd level decreased the malondialdehyde concentration. Electrolyte leakage increased only at 1000 µmol Cd L-1, whereas protein oxidation and total soluble protein content were enhanced at 400 and 1000 µmol Cd L-1. Activity of APX was inhibited while the activities of CAT and SOD were increased at all Cd concentrations. Ascorbic acid was enhanced at 400 and 1000 µmol Cd L-1 whereas non-protein thiol groups were increased at all Cd supplies. The results evidence the importance of the enzymatic and non-enzymatic antioxidant system in response to cadmium toxicity in cucumber seedlings.Resumo em Português:
Uma estratégia baseada em PCR ("polymerase chain reaction") foi empregada para isolarem-se alelos do gene da ciclase do licopeno específica de cromoplasto (CYCB) em espécies selvagens e domesticadas de tomate [Solanum (Secção Lycopersicon)]. A otimização das condições de reação de PCR permitiu a amplificação de uma seqüência de 1219 dos 1666 pares de base do gene CYCB em seis taxa: S. cheesmaniae, S. peruvianum, S. neorickii, S. pennellii, S. pimpinellifolium e S. lycopersicum. Sessenta e três mutações (31 transições, 18 transversões e 14 inserções/deleções) foram detectadas nestes acessos, em estudos comparativos com a seqüência referência de S. lycopersicum (AF 254793). Estes polimorfismos foram detectados predominantemente em espécies de fruto maduro de cor verde (20 em S. neorickii, 20 em S. peruvianum e 32 em S. pennellii). Um número menor de polimorfismos foi detectado em acessos de fruto maduro amarelo (três em S. cheesmaniae) e acessos de espécies de fruto maduro vermelho (oito em S. pimpinellifolium e nenhum polimorfismo no acesso S. lycopersicum). A árvore filogenética gerada a partir da comparação das seqüências similares ao gene CYCB está de acordo com estudos taxonômicos prévios baseados na filogenia do gene que codifica a enzima de sintase de amido ("granule-bound starch synthase"). As análises das seqüências obtidas indicaram também a seletividade dos "primers", permitindo o desenvolvimento de marcadores moleculares bem como a potencial utilização dessa estratégia para isolamento de amplicons contendo seqüências similares ao CYCB em outras espécies dentro do gênero Solanum.Resumo em Inglês:
A polymerase chain reaction (PCR)-based approach was employed to isolate putative alleles of the chromoplast-specific lycopene beta-cyclase (CYCB) gene from wild and cultivated tomatoes [Solanum (Section Lycopersicon)]. The objective of this work was to establish an effective PCR protocol by testing DNA samples from distinct germplasm accessions with a primer pair designed to selectively target conserved regions present in the available CYCB sequences. This PCR optimization allowed the amplification of 1219 out 1666 bp of the gene in six taxa: S. cheesmaniae, S. peruvianum, S. neorickii, S. pennellii, S. pimpinellifolium and S. lycopersicum. Sixty-three mutation sites (31 transitions, 18 transversions and 14 single base deletions/insertions) were detected in these accessions when compared to S. lycopersicum AF 254793 (used as reference sequence). The polymorphisms were found predominantly in green-fruited species (20 in S. neorickii, 20 in S. peruvianum, and 32 in S. pennellii). Lower levels of polymorphisms were found in yellow-fruited (three in S. cheesmaniae) and red-fruited species (eight in S. pimpinellifolium and none in the S. lycopersicum). The higher levels of nucleotide diversity in the CYCB-like gene sequences in accessions of green-fruited species as well as the phylogenetic tree agreed with the previous taxonomic studies based upon the granule-bound starch synthase gene phylogeny. Sequence analyses of the amplicons obtained via heterologous PCR indicated the CYCB gene-specificity of the primers. Therefore, this PCR-based strategy might be useful to isolate CYCB-like amplicons from other species within the genus Solanum and to develop molecular markers for assisted breeding.