Coordenação entre as respostas da catalase e da ascorbato peroxidade em folhas de feijão caupi submetidas a diferentes fontes de peróxido de hidrogênio

The plants are often exposed to variations in environmental conditions that may trigger metabolic disturbances leading to a consequent loss in productivity of crops. These stressful conditions usually induce an accumulation of reactive oxygen species (ROS) in the cell, a condition known how oxidative stress. Among these species, hydrogen peroxide (H2O2) is an important molecule involved in numerous signaling mechanisms. The present study aimed to understand the relationship between the different enzymatic mechanisms of elimination of H2O2 by catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX) in leaf tissues of seedlings of the species Vigna unguiculata L. Walp, under conditions of oxidative stress induced by application of CAT inhibitor, 3-amino-1,2,4-triazole (3-AT), and H2O2 itself on the roots. Three experiments were conducted. The first experiment was performed applying the compound 3-AT (5 mM) during the time (hours). In the second experiment, seedlings were exposed to different concentrations of H2O2 (2.5, 5.0, 7.5, 10 mM) for 48 h. The third strategy included the pre-treatment with H2O2 (2.5 mM) for 24 h, followed by subsequent treatment with the inhibitor 3-AT and recovery control condition. Treatment with 3-AT causes a strong inhibition of CAT activity in leaf tissues accompanied by an increase of activity of APX. However a decrease in oxidative damage to lipids is not observed as indicated by TBARS. It was observed that activity of APX is directly linked to the content of peroxide. Inductions in the activities of CAT and APX were observed mainly in the seedlings treated with 2.5 mM H2O2. This can be associated with a decrease in oxidative damage to lipids. In contrast, one same tendency was not observed in treatments with higher concentrations of this ROS. These results suggest that the concentration of 2.5 mM H2O2 can induce responses antioxidants later in seedling cowpea. This concentration when applied as pre-treatment for 24 h promoted an induction systems removers CAT and APX, both in activity and in terms of gene expression. However this increment was not observed in the recovered plants and the plants subsequently subjected to 3-AT. Additionally, the pretreatment was not sufficient to attenuate the inhibition of CAT activity and oxidative damage to lipids caused by the subsequent application of this inhibitor. The results showed that the application of 3-AT and H2O2 in the root systems of seedlings of cowpea promote changes in the parameters analyzed in leaf tissues that indicate a direct response to the presence of these factors or systemic signaling mecanisms. H2O2 appears to activate the responses of two antioxidant systems in this study thar does not promote greater protection in case of additional treatment with 3-AT. This demonstrates the importance of the CAT system. In this work, complete results indicate that there is a difference between the signaling and the effects caused by exposure to H2O2 and by treatment with 3-AT

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

As plantas são expostas frequentemente a variações nas condições ambientais, que podem desencadear distúrbios metabólicos levando a uma consequente perda na produtividade das culturas. Estas condições estressoras normalmente induzem um acúmulo de espécies reativas de oxigênio (EROS) na célula, caracterizando uma condição de estresse oxidativo. Dentre estas espécies, está o peróxido de hidrogênio (H2O2), uma importante molécula envolvida em inúmeros mecanismos de sinalização. O presente estudo prôpos compreender a relação entre os diferentes mecanismos enzimáticos de eliminação do H2O2 pelas enzimas catalase (CAT) e ascorbato peroxidase (APX) em tecidos foliares de plântulas da espécie Vigna unguiculata L. Walp, sob condições de estresse oxidativo induzido por meio da aplicação do inibidor de CAT, o 3-amino-1,2,4-triazol (3-AT), e do próprio H2O2 no sistema radicular. Três experimentos foram realizados. No primeiro experimento foi realizada a aplicação do composto 3-AT (5 mM) durante o tempo (horas). No segundo experimento, plântulas foram expostas a diferentes concentrações de H2O2 (2,5; 5,0; 7,5; 10 mM) por 48 h. A terceira estratégia compreendeu o pré-tratamento com H2O2 (2,5 mM) por 24 h, seguido de tratamentos subsequentes com o inibidor 3-AT e a recuperação a condição controle. O tratamento com o 3-AT ocasiona uma forte inibição na atividade da CAT nos tecidos foliares, acompanhado por uma tendência de aumento na atividade da APX. Este, no entanto, não levou a uma diminuição dos danos oxidativos aos lipídeos, como indicado pelo TBARS. Observou-se que a atividade da APX está diretamente ligada aos conteúdos de peróxido. Induções nas atividades da CAT e da APX foram observadas, principalmente nas plântulas tratadas com 2,5 mM de H2O2, o que está associado a uma diminuição dos danos oxidativos aos lipídeos. Em contraste, esta mesma tendência não foi evidenciada nos tratamentos com maiores concentrações desta ROS. Estes resultados sugerem que a concentração de 2,5 mM de H2O2 pode induzir respostas antioxidantes posteriores nas plântulas de feijão caupi. De fato, esta concentração, quando aplicada na forma de pré-tratamento durante 24 h, promoveu uma indução dos sistemas removedores da CAT e da APX, tanto na atividade, como ao nível de expressão gênica. No entanto, esta melhora não foi observada nas plantas recuperadas e nas plantas posteriormente submetidas ao 3- AT. Adicionalmente, o pré-tratamento não foi suficiente para atenuar a inibição da atividade de CAT e os danos oxidativos aos lipídeos provocados pela subsequente aplicação deste inibidor. Os resultados obtidos demonstraram que a aplicação do composto 3-AT e do H2O2 nos sistemas radiculares de plântulas de feijão caupi promovem modificações nos parâmetros analisados nos tecidos foliares, o que pode indicar tanto uma resposta direta à presença destes fatores, quanto uma resposta de sinalização sistêmica nestas plantas. O H2O2 parece ativar as respostas dos 2 sistemas antioxidantes testados, no entanto, não promove uma maior proteção em caso de tratamento adicional com o 3-AT, demonstrando a importância do sistema da CAT. Analisados em conjunto, os resultados deste estudo indicam que há uma diferença entre a sinalização e os efeitos provocados pela exposição ao H2O2 e por tratamento com 3-AT