Pesquisa
Sistemas de defesa antioxidante e marcadores bioquímicos em plantas de milho doce (Zea mays L. Saccharata) sob estresse salino
Mestrado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Ana Claudia das Graças Alves
Orientador: Ana Daniela Lopes
Defendido em: 28/02/2018
Resumo
O milho doce (Zea mays L. saccharata) é uma variedade com alto valor agregado e potencial de produção, revelando-se uma alternativa para produtores de pequeno e médio porte. Diante disso, este trabalho teve como objetivo investigar o efeito da salinidade no crescimento de dois genótipos de milho doce (Tropical Plus e BR 427III). Ademais, buscou-se comparar as respostas antioxidantes e de marcadores de estresse oxidativo em diferentes tecidos vegetais (raiz e folha) submetidos a altos níveis de salinidade. O experimento foi desenvolvido em delineamento inteiramente casualizado, em arranjo fatorial 2x6 (2 genótipos de milho doce e 6 concentrações de NaCl – 0, 25, 50, 100, 150 e 300 mM). As plantas foram avaliadas 105 dias após a semeadura e 99 dias após o início da salinização do solo. Os resultados evidenciaram redução do comprimento da parte aérea e raiz, massa fresca e seca da parte aérea, diâmetro do colmo e índice de clorofila em ambos os genótipos, conforme aumento da salinidade. A análise do conteúdo de sódio (Na) e potássio (K) revelou aumento de Na nas raízes e folhas dos dois genótipos de milho doce, e decréscimo de K em raiz e folha, com exceção do genótipo Tropical Plus, no qual a análise de regressão, para folha, não foi significativa. Observou-se um aumento no acúmulo de prolina ao comparar-se o tratamento controle e 300 mM. A capacidade antioxidante total (FRAP-Ferric Reducing Antioxidant Power) e o conteúdo de fenóis aumentaram em resposta à severidade do estresse, em raiz e folha, para ambos os genótipos de milho doce avaliados. O genótipo Tropical Plus evidenciou redução do conteúdo de aldeído malônico (MDA), em raiz e folha, conforme aumento da salinidade; e aumento do extravasamento de eletrólitos. A exposição de plantas de milho doce a altos níveis de salinidade desencadeou respostas dos mecanismos de defesa antioxidantes e de marcadores de estresse oxidativo. Neste trabalho, os mecanismos antioxidantes testados não diferiram, quanto à resposta, entre os diferentes órgãos avaliados (raiz e folha), entretanto, há relatos de que tais respostas podem diferir entre tecidos e órgãos, e estádios de desenvolvimento da planta. Estes resultados, portanto, sugerem que o genótipo BR 427III é mais tolerante ao estresse salino que Tropical Plus considerando as condições de salinidade aos quais foram submetidos. Embora sejam necessários estudos mais aprofundados que abordem, por exemplo, a respostas destes vegetais ao sistema de defesa enzimático, esta informação serve como um ponto de partida para estudos futuros que objetivem investigar os mecanismos genéticos de tolerância a estresse salino para milho doce.
Palavras-chave
Estresse abiótico, estresse oxidativo, FRAP, moléculas antioxidantes, osmólitos compatíveis.
Title
Antioxidant defense systems and biochemical markers in sweet corn plants (zea mays l. Saccharata) under salinity stress
Abstract
Sweet corn (Zea mays L. saccharata) is a variety with high value added and potential production, proving to be an alternative for small and medium-sized farmers. The objective of this work was to investigate the effect of salinity on the growth of two sweet corn genotypes (Tropical Plus and BR 427III). In addition, we sought to compare antioxidant responses and oxidative stress markers in different plant tissues (root and leaf) submitted to high levels of salinity. The experiment developed in a completely randomized design, in a 2x6 factorial arrangement (2 sweet corn genotypes and 6 NaCl concentrations - 0, 25, 50, 100, 150 and 300 mM). The plants evaluated 105 days after sowing, and 99 days after soil salinization. The results showed a decrease in shoot and root length, a fresh mass and dry shoot mass, stem diameter and chlorophyll index in both genotypes, as the salinity increased. The analysis of the content sodium (Na) and potassium (K) revealed an increasing of (Na) in the roots and leaves of the two sweet corn genotypes, and decrease of (K) in root and leaf, except for the Tropical Plus genotype, in which the analysis of regression was not significant for leaf. An increase in the accumulation of Proline was noticed when treatments control and 300 mM were compared. The total antioxidant capacity (FRAP-Ferric Reducing Antioxidant Power) and the phenol content increased in response to the stress severity, for root and leaf, both evaluated sweet corn genotypes. The Tropical Plus genotype, showed reduction of Malonic aldehyde content (MDA), in root and leaf, as the salinity increased; and increased electrolyte extravasation. An exposure of sweet corn plants to a high level of salinity initiated responses of antioxidant defense mechanisms and oxidative stress markers. In this work, the antioxidant mechanisms tested did not differ in the response between the different evaluated organs (root and leaf), however, there some are reports that such responses may differ between tissues and organs, and stages of plant development. Therefore, considering the submitted salinity conditions in between Tropical Plus and BR 427III, we arrive to the suggested result where genotype BR 427III is more tolerant to saline stress than the earlier model. Although, further studies need to be addressed, as for example, the response of these plants to the enzyme defense system, this information serves as a starting point for future studies that aim to investigate the genetic mechanisms of salt stress tolerance for sweet corn.
Keywords
Abiotic stress, oxidative stress, FRAP, antioxidant molecules, compatible osmolytes.