Interação da deficiência hídrica e da toxicidade do alumínio em guandu cultivado em hidroponia

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da interação da deficiência hídrica e da toxicidade do alumínio no crescimento inicial e teores de prolina livre em duas cultivares de guandu, IAPAR 43-Aratã e IAC Fava Larga, cultivadas em hidroponia. As plântulas foram submetidas aos estresses em solução nutritiva (pH 3,8), nos potenciais osmóticos de 0, -0,004, -0,006, -0,008 e -0,010 MPa, com 0, 0,25, 0,50, 0,75 e 1 mmol dm-3 de Al3+. O experimento foi conduzido em sala de crescimento, sob luminária com irradiância média de 190 mmol m-2 s-1 , fotoperíodo de 12 horas e temperatura de 25+1ºC. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, em arranjo fatorial 2x5x5 (duas cultivares de guandu, cinco potenciais osmóticos e cinco níveis de alumínio), com quatro repetições. Os dados foram submetidos às análises de regressão polinomial, agrupamento e componentes principais. A deficiência hídrica causa redução do crescimento da parte aérea do guandu, e a toxicidade do alumínio provoca diminuição do crescimento radicular. Houve aumento nos teores de prolina livre nas duas cultivares sob deficiência hídrica, e apenas na IAC Fava Larga sob toxicidade de alumínio. Na análise multivariada, foi observada alta correlação no crescimento e no acúmulo de prolina na cultivar IAC Fava Larga, o que evidencia provável tolerância aos estresses associados.

Herança genética e mapeamento molecular da tolerância à toxidade do alumínio em aveia (Avena sativa L.)

A toxicidade do alumínio é um fator limitante para a obtenção de maior produtividade na cultura da aveia (Avena sativa L.). O desenvolvimento de genótipos tolerantes a altos níveis de toxidez ao alumínio é uma alternativa mais barata e viável para o cultivo em solos com subsolo ácidos. Os objetivos deste estudo foram avaliar genótipos de aveia quanto à reação ao alumínio tóxico em três soluções nutritivas, bem como, determinar a ação gênica, o número de genes, a herdabilidade do caráter e identificar marcadores moleculares associados a tolerância ao alumínio tóxico em genótipos de aveia. Oito genótipos foram avaliados em soluções nutritivas quanto à tolerância ao alumínio tóxico. A utilização de solução nutritiva foi eficiente para a discriminação dos genótipos de aveia quanto à tolerância ao alumínio. Os genótipos apresentaram variabilidade, sendo classificados como tolerantes, intermediários e sensíveis. A ação gênica aditiva foi a de maior importância, tanto na análise de média de gerações de oito cruzamentos, quanto na análise de um dialélico parcial envolvendo quatro genótipos. Em oito cruzamentos para determinação do número de genes envolvidos no caráter, através da análise do recrescimento da raiz principal de plantas em solução nutritiva, a segregação foi de apenas um gene com alelos múltiplos, sendo dois para tolerância (A1 e A2) e um para sensibilidade (a). A herdabilidade da característica foi alta, evidenciando que este caráter pode ser selecionado em programas de melhoramento, nas gerações iniciais. Na análise por microssatélites e AFLP, considerando as condições avaliadas, não foram identificados marcadores moleculares associados ao caráter.

Herança da tolerância à toxidade ao alumínio (Al³+) em milho e identificação de regiões cromossomicas associadas ao caráter

A toxicidade por alumínio é uma das principais limitações para produção de plantas em áreas cultiváveis, incluindo a cultura do milho. Existe elevada variabilidade genética para o caráter tolerância ao alumínio nesta espécie, porém, a seleção é trabalhosa devido à dificuldade de avaliação a campo. Os objetivos do presente trabalho foram caracterizar a tolerância à toxicidade ao alumínio em cinco linhagens de milho e identificar marcadores moleculares ligados aos genes que determinam essa tolerância. Foi realizado um experimento dialélico entre três linhagens tolerantes e duas sensíveis ao alumínio utilizando o método de recrescimento da raiz principal (DIF). Houve superioridade das populações híbridas em relação aos genitores e, pelo desdobramento dos efeitos de heterose, houve significância nos efeitos de heterose de variedade e heterose específica. As linhagens L06 e L09 obtiveram maior capacidade geral de combinação e o cruzamento L10xL08 foi a melhor combinação específica. Para fenotipagem, realizada em famílias F3 dos cruzamentos L09xL06 e L10xL08 foi utilizado DIF e o método coloração com hematoxilina (HEM). Para análise molecular foram utilizados marcadores SSR. Foram obtidos 37 marcadores polimórficos. A análise de regressão mostrou significância em marcadores localizados nos cromossomos 4, 5, 6, 8 e 10. Os QTLs identificados explicaram 41% e 37% da variação para as variáveis DIF e HEM, respectivamente. Foi encontrada associação entre os experimentos a campo e trabalhos realizados em solução mínima para os híbridos testemunha, entretanto não houve correlação nos dados gerados pelas famílias F3 dos cruzamentos estudados. Os resultados sugerem o envolvimento de diversos genes, tratando-se de uma característica de herança complexa determinada por efeitos genéticos aditivos e nãoaditivos.

Germinação de sementes de guandu sob efeito da disponibilidade hídrica e de doses subletais de alumínio

O objetivo deste trabalho foi verificar a germinação de sementes das cultivares de guandu, IAPAR 43-Aratã e IAC Fava Larga, sob efeito da disponibilidade hídrica e de doses subletais de alumínio. Os experimentos foram instalados na Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias-UNESP, em Jaboticabal (SP), no período de março a maio de 2002. As sementes foram colocadas em caixas de germinação, previamente esterilizadas, revestidas com uma folha de papel germitest umedecido com diferentes concentrações de PEG 6000 (0,0; -0,6; -0,9; -1,2 e -1,5 MPa) e de sulfato de alumínio (0,0; 2,5; 5,0; 7,5; e 10,0 mmol.dm-3). O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado em arranjo fatorial 2 x 5 x 5 (cultivares x disponibilidades hídricas x alumínio), com quatro repetições de 50 sementes. Para complementar a análise estatística foram realizadas análises multivariadas de agrupamento e componentes principais. O experimento foi desenvolvido em câmara de germinação, na temperatura de 25 ºC. A porcentagem de germinação foi verificada no 4.º e 10.º dias após a semeadura. No 10.º dia, as plântulas foram separadas em plúmulas e raízes primárias, para determinar a massa seca. A disponibilidade hídrica foi limitante para a germinação e o crescimento inicial. O efeito do alumínio associado ao estresse hídrico foi evidenciado somente até -0,9 MPa. As concentrações menos elevadas de alumínio estimularam o desenvolvimento das plântulas em condições de estresse hídrico até -0,6 MPa. Os efeitos simultâneos da disponibilidade hídrica e do alumínio reduziram a germinação de sementes da cv. IAC Fava Larga e o crescimento das raízes da cv. IAPAR 43-Aratã.

Interação silício e alumínio em plantas de arroz de terras altas e mamona

Pós-graduação em Agronomia (Agricultura) - FCA

Produção de matéria seca, crescimento radicular e absorção de cálcio, fósforo e alumínio em mudas de palma de óleo em latossolo amarelo da Amazônia.

A ocorrência de toxicidade de alumínio (Al) em plantas cultivadas é frequente em muitos solos brasileiros, geralmente associada aos solos lixiviados, com baixa fertilidade e elevada acidez. Para prever o efeito do Al na disponibilidade e absorção dos nutrientes em mudas de palma de óleo (Elaeis guineensis Jacq.), foi instalado experimento em casa de vegetação na Embrapa Amazônia Ocidental, utilizando o híbrido Tenera BRS C-2501, melhorado pela Embrapa.

Indicadores fisiológicos da interação entre deficit hídrico e acidez do solo em cana-de-açúcar

O objetivo deste trabalho foi avaliar os indicadores fisiológicos da interação entre deficit hídrico e acidez do solo em plantas jovens de cana-de-açúcar. As plantas foram submetidas a três tratamentos de disponibilidade hídrica, medidos em percentagem de capacidade de campo (CC) - sem estresse (70% CC), estresse moderado (55% CC) e estresse severo (40% CC); e três tratamentos de acidez no solo, medidos em termos de saturação por bases (V) - baixa acidez (V = 55%), média acidez (V = 33%) e alta acidez (V = 23%). O experimento foi realizado em casa de vegetação a 29,7±4,3ºC e 75±10% UR. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso, em esquema fatorial 3x3, com quatro repetições. Após 60 dias, foram determinados os teores de solutos compatíveis - trealose, glicina betaína e prolina - na folha diagnóstico e o crescimento inicial da parte aérea. Os solutos compatíveis trealose, glicina betaína e prolina são indicadores do efeito da interação dos estresses hídrico e ácido no solo. O acúmulo dos solutos compatíveis nos tecidos foliares das plantas não é capaz de impedir a redução na produção de matéria seca da cana-de-açúcar, resultante do agravamento nas condições de disponibilidade hídrica e de acidez no solo.

Aluminum in corn plants: influence on growth and morpho-anatomy of root and leaf

A toxicidade do alumínio (Al) é um dos fatores mais limitantes para a produtividade. Esta pesquisa foi realizada para avaliar a influência do Al, em solução nutritiva, na altura de plantas, no peso da matéria seca e nas alterações morfoanatômicas de raízes e folhas de milho (Zea mays L.). O experimento foi conduzido em casa de vegetação com tratamentos constituídos de cinco doses de Al (0; 25; 75; 150; e 300 µmol L-1) e seis repetições. As soluções foram constantemente aeradas e o pH foi ajustado a 4,3, inicialmente. A matéria seca da parte aérea e das raízes e a altura das plantas diminuíram significativamente com o aumento da concentração de Al. As raízes de plantas de milho cultivadas em soluções com Al tiveram seu crescimento inibido e apresentaram menos raízes laterais e desenvolvimento do sistema radicular inferior, em comparação com as das plantas-controle. As folhas das plantas crescidas em soluções que continham 75 e 300 µmol L-1 de Al não apresentaram muita diferença anatômica em relação às das plantas-controle. A bainha da folha das plantas exposta ao Al apresentou epiderme uniestratificada revestida por uma fina camada de cutícula e as células da epiderme e do córtex foram as que menos se desenvolveram. No feixe vascular, o metaxilema e protoxilema não tinham paredes secundárias, e o diâmetro de ambos foi muito menor quando comparado com os das plantas-controle.

Resposta de plantas de cobertura a doses de silício e estresse hídrico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Antioxidative responses of cell suspension cultures of two Coffea arabica varieties to low aluminum levels at pH 5.8

The effects of aluminum (Al) on the activities of antioxidant enzymes and ferritin expression were studied in cell suspension cultures of two varieties of Coffea arabica, Mundo Novo and Icatu, in medium with pH at 5.8. The cells were incubated with 300 µM Al3+, and the Al speciation as Al3+ was 1.45% of the mole fraction. The activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and glutathione S-transferase (GST) were increased in Mundo Novo, whereas glutathione reductase (GR) and guaiacol peroxidase (GPOX) activities remained unchanged. SOD, GR, and GST activities were increased in Icatu, while CAT activity was not changed, and GPOX activity decreased. The expression of two ferritin genes (CaFer1 and CaFer2) were analyzed by Real-Time PCR. Al caused a downregulation of CaFER1 expression and no changes of CaFER2 expression in both varieties. The Western blot showed no alteration in ferritin protein levels in Mundo Novo and a decrease in Icatu. The differential enzymes responses indicate that the response to Al is variety-dependent.

Crescimento radicular e absorção de nutrientes de cultivares de arroz submetidos ao alumínio em solução nutritiva

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Análise de metais tóxicos em Sardinella brasiliensis (sardinha) no canal Sernambetiba da Lagoa da Tijuca (Rio de Janeiro/RJ)

Elementos-traço, de fontes naturais ou antropogênicas, são despejados continuamente nos rios, fato que acarreta sérios problemas, devido a sua toxicidade, longa persistência, bioacumulação e biomagnificação na cadeia alimentar. O sistema lagunar Tijuca-Jacarepaguá-Marapendi recebe um enorme aporte de nutrientes e poluentes devido aos impactos antrópicos em seus rios. Este estudo tem como objetivo principal avaliar os níveis de cobre, zinco, chumbo e alumínio em músculo e víscera na espécie Sardinella brasiliensis (sardinha), que habita a saída do Canal de Sernambetiba, Barra da Tijuca, Rio de Janeiro (RJ). Ao total foram analisados 44 indivíduos. O cobre em músculo apresentou uma concentração média de 0,5 0,66 mg/Kg e de 1,3 10,13 mg/Kg em víscera. Os valores de zinco em músculo e víscera foram de 5,2 3,69 mg/Kg e 25,6 48,16 mg/Kg, respectivamente. A concentração de chumbo foi de 2,48 3,09 mg/Kg (músculo) e 25,6 48,16 mg/Kg (víscera), enquanto a concentração de alumínio variou de 1,68 3,67 mg/Kg em músculo e 28,72 26,99 mg/Kg em víscera. Dentre as amostras, 56,8% apresentaram valores acima do limite estabelecido para consumo humano pela legislação brasileira para chumbo. Os elementos-traço apresentaram tendências de acumulação diferentes de acordo com o local (músculo ou víscera). As concentrações dos metais em músculo foram menores do que em vísceras. Os valores encontrados devem servir de alerta para uma contaminação da população de Sardinella brasiliensis que habita a saída do canal de Sernambetiba. Concluiu-se que a concentração de chumbo nos peixes encontrados estão acima dos limites permitidos para o consumo humano, e que a região encontra-se impactada

Toxicidade e bioacumulação de cobre em micro-organismos fotoautotróficos

Microalgas e cianobactérias têm sido amplamente recomendadas para biomonitoração de metais pesados e outros poluentes, sendo considerados indicadores sensíveis às alterações ambientais e utilizados como organismos testes na regulamentação dos níveis de metal. Estes micro-organismos fotossintetizantes são produtores primários da base da cadeia alimentar aquática e são os primeiros a serem afetados pela poluição por metais pesados. O cobre é um metal normalmente considerado como nutriente essencial para a vida aquática mas pode ser tóxico para algumas espécies. Portanto, neste estudo foram avaliados o efeito tóxico e a bioacumulação de cobre (II) em quatro espécies de micro-organismos fotoautotróficos componentes do fitoplâncton dulcícola, duas cianobactérias filamentosas (Anabaena sp. e Oscillatoria sp) e duas microalgas da classe das clorofíceas (Monorraphidium sp. e Scenedesmus sp.). O meio de cultivo utilizado nos ensaios foi o ASM-1 com e sem a presença de cobre (0,6 mg/L a 12 mg Cu2+/L) onde, o efeito tóxico do metal foi monitorado por contagem celular para as microalgas e por peso seco para as cianobactérias. A bioacumulação do metal foi avaliada da mesma forma para todos os micro-organismos, através de coletas de amostras no decorrer do experimento e determinação da concentração de cobre em solução por espectrometria de absorção atômica com chama. Os resultados obtidos mostram que o efeito tóxico do metal é diretamente proporcional à concentração inicial para os micro-organismos estudados, mas que o cobre (II) foi mais tóxico para as cianobactérias que para as microalgas verdes. A bioacumulação teve uma relação direta com o efeito tóxico do metal sobre os micro-organismos. Os resultados obtidos permitem sugerir que cobre (II) tem efeito negativo no fitoplâncton, inibindo o crescimento e alterando parâmetros metabólicos como a fotossíntese. A bioacumulação do metal pode comprometer os níveis tróficos da cadeia alimentar, afetando seu transporte para seres superiores

Produção de carotenoides em culturas in vitro de Cleome rosea Vahl ex DC (Capparaceae) e avaliação de sua toxicidade e potencial antioxidante

A produção e a otimização de substâncias de valor medicinal têm sido alcançadas pelo uso das técnicas de cultura de tecidos vegetais, que têm apresentado grande relevância quando se considera o status de conservação de uma espécie ou sua ocorrência em ambientes ameaçados. No presente trabalho foi avaliada a produção de carotenoides em culturas de calos e células em suspensão de Cleome rosea Vahl ex DC, espécie nativa encontrada em áreas de restinga nos estados do Rio de Janeiro e de São Paulo. Plantas micropropagadas obtidas a partir de raízes produzidas in vitro foram usadas como fonte de explantes para o início das culturas de calos. A produção de massa calogênica foi avaliada em meio MS suplementado com diferentes concentrações das auxinas ácido 2,4-diclorofenoxiacético e ácido 4-amino- 3,5,6-tricloropicolínico, na presença de luz ou no escuro. O uso de diferentes meios básicos de cultura (B5, Nitsch, White) também foi avaliado. A calogênese foi induzida em todos os tratamentos, entretanto a maior produção de biomassa foi alcançada pelas culturas mantidas na presença de luz. A maior produção de massa calogênica foi obtida em culturas iniciadas no meio MS suplementado com 0,2 mg.L-1 de 2,4-D. A exposição das culturas à luz foi um fator essencial para a produção de carotenoides, que só ocorreu nas culturas mantidas nessa condição. Culturas de calos foram submetidas a tratamentos com substâncias elicitoras (extrato de levedura, metil jasmonato, quitosana) em diferentes concentrações e por um período de exposição de sete ou 14 dias visando otimizar a produção do pigmento. A maior produção de carotenoides nas culturas elicitadas foi alcançada com o tratamento com metil jasmonato (MJ) na concentração de 300 μM, independentemente do tempo de exposição ao elicitor. Análises cromatográficas mostraram que o processo de elicitação com MJ induziu ao aumento na produção de β-caroteno. Calos elicitados nessa condição foram usados para iniciar culturas de células em suspensão (CCS). Estas culturas foram acompanhadas por três subculturas realizadas a cada 20 dias, durante a fase exponencial de crescimento. Embora as CCS tenham mantido uma produção de biomassa constante ao longo das subculturas, os valores de produção de carotenoides foram inferiores àqueles alcançados pelas culturas de calos e não houve diferenças estatísticas significativas quando comparadas às CCS iniciadas a partir de calos não elicitados. Extratos de calos produzidos em meio MS suplementado com 0,2 mg.L-1 de 2,4-D foram avaliados quanto à sua capacidade antioxidante por meio da incubação dos extratos com DNA plasmidial em presença de cloreto estanoso (SnCl2), um potente agente redutor capaz de produzir quebras na molécula de DNA. Os extratos foram avaliados em concentrações crescentes (25 - 500 μg.mL-1) e apresentaram uma proteção dose dependente à ação do SnCl2. Estudos de toxicidade com o modelo de Artemia salina demonstraram que os extratos não apresentaram toxicidade nas concentrações avaliadas. Os resultados alcançados mostram que a elicitação foi eficiente para a otimização da produção de β-caroteno nas culturas in vitro e que os extratos obtidos a partir desses materiais apresentaram atividade antioxidante, indicando o êxito das técnicas de cultura de tecidos para a produção deste metabólito sob condição in vitro.

Avaliação da toxicidade da emodina e sua associação com radiação ultravioleta A em cepas de Escherichia coli e células da linhagem A549

A emodina é uma antraquinona estruturalmente semelhante à aloe-emodina e ambas tem sido apontadas como capazes de causar lesões oxidativas pela produção de ERO. Sua presença em produtos dermocosméticos e de higiene pessoal, associada às informações de que a fotoativação de antraquinonas levaria ao aumento de lesões oxidativas causadas por ERO, torna relevante o estudo da associação da emodina com a radiação UVA. O objetivo desse trabalho foi avaliar a citotoxicidade induzida pela associação da emodina com doses subletais de radiação UVA, em células de Escherichia coli (selvagem e cepas deficientes em enzimas do BER), através de ensaios de sobrevivência bacteriana (taxa de dose de UVA igual a 20J/m/s, totalizando 108kJ/m ao final de 90min de experimento), e em células da linhagem A549 pela exclusão do corante azul de tripan e sobrevivência clonogênica(taxa de dose de UVA igual a 20J/m/s, totalizando 36kJ/m ao final de 30min de experimento). Além disso, a genotoxicidade desses agentes foi estudada por eletroforese em gel de agarose de DNA plasmidial (taxa de dose de UVA igual a 16J/m/s, totalizando 57,6kJ/m ao final de 60min de experimento). De acordo com os resultados: i) Concentrações iguais ou abaixo de 5,55mM de emodina não alteraram a sobrevivência em nenhuma das cepas estudas; ii) As proteínas Xth e Fpg parecem ter um papel importante no reparo das lesões causadas pela emodina, em altas concentrações, sugerindo a participação do reparo por excisão de bases (BER) nesse processo; iii) A associação da emodina com a radiação UVA se mostrou citotóxica em todas as cepas de E. coli; iv) O gene nfo foi o mais importante na resistência bacteriana às lesões induzidas pela associação dos dois agentes, reforçando o envolvimento do BER e indicando uma possível participação do reparo por incisão de nucleotídeos (NIR); v) A emodina parece ter interagido com o DNA plasmidial, alterando seu padrão de migração no gel de agarose; vi) Em células da linhagem A549, a emodina causa efeitos tóxicos imediatos que parecem ser reparados ao longo do tempo. Porém, quando a droga permaneceu por 24 horas em contato com as células, houve uma diminuição na sobrevivência celular que parece ser dosedependente; vii) As concentrações de 10μM e 25μM de emodina, quando associadas ao UVA, se mostraram responsáveis pela redução de mais de 50% na sobrevivência nas células A549, chegando a 100% de morte quando a concentração de emodina foi de 50μM; viii) A radiação UVA potencializou os efeitos citotóxicos da emodina, nos 2 modelos experimentais do presente estudo, indicando que a interação da emodina com a radiação UVA seja genotóxica e portanto prejudicial à saúde.