Alterações na atividade da peroxidase e do conteúdo de carboidratos em mandioca cultivada in vitro sob estresse salino

Peroxidase activity and carboydrate content alteractions in cassava cultivated in vitro under saline stress

ALTERAÇÕES NA ATIVIDADE DA PEROXIDASE E DO CONTEÚDO DE CARBOIDRATOS EM MANDIOCA CULTIVADA IN VITRO SOB ESTRESSE SALINO

G.P.P. LIMA¹; A.A.H. FERNANDES¹; A.C. CATÂNEO¹; M.P. CEREDA²; O.G. BRASIL¹

¹Depto. de Química-IB/UNESP, CEP: 18608-000 - Botucatu, SP.

²CERAT-FCA/UNESP, CEP: 18608-000 - Botucatu, SP.

RESUMO: A influência de estresse induzido por cloreto de sódio (75 e 150 mM) sobre o conteúdo de carboidratos solúveis e atividade da peroxidase, foi estudada em plântulas de mandioca cultivadas in vitro. Os resultados mostraram que a atividade da peroxidase diminuiu gradualmente durante o crescimento de plântulas em todos os tratamentos. O conteúdo de açúcares redutores foi menor em plântulas submetidas a 75 mM de NaCl, nas fases mais adiantadas do desenvolvimento, em comparação com a dose mais elevada do sal (150 mM de NaCl) ou sua omissão. Os resultados obtidos indicaram que o NaCl alterou o metabolismo de carboidratos, atividade da peroxidase e o crescimento de plântulas cultivadas in vitro.

Descritores: peroxidase, carboidratos, Manihot esculenta, NaCl

PEROXIDASE ACTIVITY AND CARBOYDRATE CONTENT ALTERACTIONS IN CASSAVA CULTIVATED IN VITRO UNDER SALINE STRESS

ABSTRACT: The influence of sodium chloride induced stress (75 and 150 mM) on soluble carboydrate content and peroxidase activity was studied in cassava cuttings cultivated in vitro. The results showed that peroxidase activity decresead gradually during growth in all treatments. The reducing and total sugar contents were lower in cuttings submitted to 75 mM NaCl during the late phases of development as compared to higher doses of salt (150 mM NaCl) or on its absence. The results indicated that NaCl alters the carbohydrate metabolism, peroxidase activity and growth of cassava cuttings cultivated in vitro.

Key Words: peroxidase, carbohydrates, Manihot esculenta, NaCl

INTRODUÇÃO

Sob condições naturais, pode haver dificuldade em avaliar a tolerância de espécies cultivadas a alguns tipos de estresse. As técnicas de cultivo in vitro de plantas, têm sido empregadas sucessivamente para o desenvolvimento de vegetais resistentes à este tipo de estresse.

Salinidade é conhecida por apresentar efeitos adversos no crescimento e no metabolismo dos vegetais. O excesso de sais solúveis provoca uma redução no potencial hídrico, induzindo uma menor capacidade de absorção de água, associada aos efeitos tóxicos dos sais, interferindo no desenvolvimento normal da planta (Conroy et al., 1988).

Nabors (1983) afirma que a técnica de cultura de tecidos é um dos métodos que oferece a melhor oportunidade para aumentar a tolerância de plantas cultivadas à diferentes tipos de estresse, como o salino.

Greenway & Munns (1980) dividem as plantas quanto ao crescimento em reposta a salinidade. Plantas não halófitas como a mandioca, podem sobreviver a níveis entre 0 e 200 mM de NaCl, sendo que próximo ao máximo (200 mM de NaCl), a porcentagem de crescimento é muito baixa. Dessa forma, foi utilizado no presente trabalho níveis intermediários de cloreto de sódio, pois de acordo com os autores a salinidade pode exercer diversos efeitos a nível celular, como alterar a permeabilidade da membrana ou atividade de enzimas.

Os passos bioquímicos são alguns dos pontos de interesses dos pesquisadores que acompanham o desenvolvimento das células, os quais causam diversificação e especialização. Dentre as principais alterações ocorridas nos organismos, estão as mudanças qualiquantitativas na atividade de algumas enzimas (Scandalios, 1974). Tecidos vegetais submetidos à estresse hídrico, salino e de temperatura, apresentaram variações na atividade da enzima peroxidase (EC 1.11.1.7) (Subashini & Reddy, 1990; Mittal & Dubey, 1991). Tecidos injuriados mostraram aumentos consideráveis na hidrólise de proteínas (Melander & Horvath, 1977), na atividade da RNAase e na taxa respiratória (Borchert, 1978), além de apresentarem modificações nos níveis de carboidratos, os quais somados alteram o processo de crescimento e desenvolvimento normais. Sasilaka & Prasad (1994) estudando diversos cultivares de batata cultivados sob estresse salino, verificaram que a parte aérea foi mais afetada, que o acúmulo de matéria seca e os teores de carboidratos mostraram-se menores em relação ao controle. Smith & McComb (1981) observaram que a salinidade promoveu diminuição no crescimento das plantas.

Nesta linha de estudos, o objetivo do presente trabalho foi o de verificar o comportamento de plântulas de mandioca cultivadas in vitro submetidas a vários níveis de NaCl. Este trabalho poderá auxiliar na caracterização da cultura, frente às injúrias do meio ambiente, com o propósito de se estabelecer o nível de resistência de plantas de mandioca cultivadas sob estresse salino.

MATERIAL E MÉTODOS

O presente trabalho foi conduzido no Departamento de Química, Instituto de Biociências, UNESP, Campus de Botucatu, SP.

Utilizaram-se explantes de mandioca (Manihot esculenta Crantz cv Mcoll 22), com 30 dias, cultivados em meio nutritivo sólido, contendo os sais propostos por Murashige & Skoog (1962) e sacarose (3%). As plântulas com aproximadamente 10 cm foram repicadas em porções contendo duas gemas caulinares em meio similar, acrescido de NaCl nas concentrações de 75 e 150 mM, os quais foram determinados como tratamentos, sendo que cada tratamento constou de 3 repetições. O controle não recebeu adição de sal.

O experimento foi conduzido em sala de crescimento com temperatura (25±1ºC) e luminosidade (10.000 lux, 16/8 horas de claro/escuro) controladas.

As coletas foram realizadas aos 10, 20 e 30 dias após o início do subcultivo, pois a partir deste período os sais contidos no meio nutritivo, juntamente com a fonte de carboidratos podem estar muito alterados em relação a sua quantidade inicial.

As plântulas foram pesadas e processadas para obtenção do extrato bruto, em tampão fosfato 0,2M, pH 6,7 (100 mg/mL), de onde foram retiradas alíquotas para determinações do teor de açúcares totais (Dubois et al., 1956), açúcares redutores (Nelson, 1944) e atividade da peroxidase (Allain et al., 1974).

RESULTADOS E DISCUSSÕES

As plântulas submetidas aos dois níveis de salinidade (75 e 150 mM), apresentaram alterações morfofisiológicas em relação ao controle.

Através de determinações visuais, pode-se verificar que o crescimento diminuiu com o aumento da concentração salina, além de mostrarem alterações nas folhas (enrugamento e clorose). Estes resultados são semelhantes aos observados por Sasilaka & Prasad (1994), os quais também observaram redução no crescimento em batatas cultivadas in vitro.

A atividade da peroxidase foi maior nas plântulas submetidas ao tratamento com 75 mM de NaCl, quando comparada com o controle (Figura 1), na primeira coleta. Plântulas cultivadas no meio contendo 150 mM do sal, apresentaram atividade inferior em relação ao tratamento sem NaCl, aos dez dias de sub cultivo, tornando-se superior àquelas submetidas a concentração de 75 mM de NaCl, nas segunda e terceira coletas, mas sempre inferior ao controle. A alta atividade da enzima em plantas submetidas a estresse, pode indicar a habilidade de certos genótipos em degradar substâncias tóxicas, como radicais livres (peróxidos) liberados nestas condições (Subashini & Reddy, 1990). Assim, quanto a atividade da peroxidase, foi observada uma redução em plantas mantidas em níveis de NaCl, como também verificado por Mittal & Dubey (1991) em variedades tolerantes de arroz, por Siegel et al. (1982) em Brassica e por Rossi et al. (1997) em feijoeiro. A variação na atividade da peroxidase pode ser uma adaptação útil do vegetal sob efeito da salinidade, podendo este apresentar efeitos fisiológicos, como diminuição do crescimento (Dhindsa & Matawe, 1981).

Figura 1
- Atividade da peroxidase em plântulas de mandioca cultivadas in vitro, submetidas a tratamentos com NaCl.

De acordo com Groden & Beck (1979), a produção de H₂O₂ em plantas cultivadas em meio salino, pode induzir a liberação das peroxidases a nível de membrana. Siegel (1993) afirma que as peroxidases podem agir aumentando ou diminuindo sua atividade dependendo da concentração salina utilizada.

Pieris et al. (1991) sugerem que há um envolvimento complexo da peroxidase em plantas cultivadas sob estresse. Esta enzima poderia ser utilizada como um marcador para estresse incipiente ou como um indicador em plantas já injuriadas.

Através das Figuras 2 e 3, pode-se observar os teores de açúcares solúveis redutores e totais, os quais mostram diminuição nos valores de plântulas de mandioca submetidas a 75 mM de NaCl, quando comparadas com o controle durante o período experimental. As plântulas submetidas à níveis de 150 mM de NaCl mostraram maiores teores dos açúcares redutores comparativamente ao controle dos dez dias de subcultivo, nas segundas e terceira coletas, o teor de açúcares redutores foi menor em relação ao controle e diminuiu com as coletas. As plântulas mantidas no tratamento omisso em sal apresentaram aumento dos níveis de açúcares redutores, durante o desenvolvimento.

Figura 2
- Teor de açúcares redutores em plântulas de mandioca cultivadas in vitro, submetidas a tratamentos com NaCl.

Figura 3
- Teor de açúcares totais solúveis em plântulas de mandioca cultivadas in vitro, submetidas a tratamentos com NaCl.

Quanto ao teor de açúcares totais, nota-se que as plântulas submetidas ao tratamento com 150 mM de NaCl apresentaram valores inferiores, em relação ao controle, na segunda coleta. Porém na coleta subsequente o conteúdo de açúcares totais aumentou nestas plântulas, não mostrando diferença significativa em relação às plântulas controle. As alterações dos níveis de carboidratos analisados podem ser resultado de um mecanismo da planta para regular a perda de água em resposta ao acúmulo de sais no citoplasma (Greenway & Munns, 1980) aumentando dessa forma, a atividade de enzimas de lise, o que pode provocar alterações no processo respiratório. Estes resultados assemelham-se aos encontrados por Wignarajah et al. (1975) e Sasilaka & Prasad (1994), os quais argumentaram que o efeito da salinidade pode inibir a biossíntese de carboidratos ou sua translocação na planta.

CONCLUSÃO

Dessa forma, pode-se notar que os níveis de NaCl utilizados, alteraram o metabolismo de carboidratos e da atividade da peroxidase, bem como o desenvolvimento normal das plântulas de mandioca cultivadas in vitro.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem à Senhora Claudete Ezias Grassi, responsável pela digitação deste trabalho e à Senhora Vânia Aparecida de Oliveira pelo auxílio técnico, do Departamento de Química, do IB, UNESP, Campus de Botucatu.

Recebido para publicação em 05.08.97

Aceito para publicação em 24.04.98

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  14 Maio 1999
• Data do Fascículo
  1998

Histórico

• Aceito
  24 Abr 1998
• Recebido
  05 Ago 1997