Avaliação de estresse por resfriamento em raizes de cafe : identificação dos danos oxidativos por microcalorimetria, espectroscopia EPR e atividade de enzimas antioxidantes
Cristina Generosa de Senna Queiroz
TESE
Português
(Broch.)
T/UNICAMP Q32a
Campinas, SP : [s.n.], 1997.
81f. : il.
Orientador: Antonio Celso Novaes de Magalhães
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia
Resumo: Em várias espécies de plantas superiores tropicais esubtropicais, tais como o café (Coffea arabica L.), a exposição a baixas temperaturas pode causar grandes danos aos tecidos. Estas condições geralmente induzem inibição do crescimento, alterações nas taxas metabólicas e alterações...
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Resumo: Em várias espécies de plantas superiores tropicais esubtropicais, tais como o café (Coffea arabica L.), a exposição a baixas temperaturas pode causar grandes danos aos tecidos. Estas condições geralmente induzem inibição do crescimento, alterações nas taxas metabólicas e alterações funcionais em membranas. Esta pesquisa buscou identificar as alterações no crescimento da raiz, em plântulas de café de 30 dias de idade, as quais foram submetidas ao estresse por resfriamento por 6 dias, nas temperaturas de 5, 10, 15, 20 e 25°C, no escuro. O protocolo experimental incluiu medidas das taxas de calor metabólico, peroxidação de lipídios e fluidez de membranas, em adição às atividades de algumas enzimas antioxidantes. Foram utilizadas basicamente técnicas não invasivas, tais como microcalorimetria, medidas de liberação de eletrólitos e EPR espectroscopia. Os resultados mostraram que o crescimento da raiz foi completamente inibido após exposição a 5 e 10°C, e o processo foi irreversível após o retorno das plantas à temperatura controle (25°C). Os tecidos de raiz submetidos a temperaturas abaixo de 15°C, apresentaram taxas de calor metabólico sensivelmente mais baixas em comparação com o controle e os valores mostraram-se estreitamente correlacionados com a inibição do crescimento da raiz. Em paralelo, a liberação de eletrólitos pelas raízes aumentou significativamente nas plântulas expostas a 5 e 10°C, as quais também exibiram irreversibilidade quando as plantas retornaram à temperatura de 25°C. o tratamento a10°C induziu ainda aumento significativo na peroxidação de lipídios de membrana, quando comparado com 15 e 25°C. Os espectros de EPR mostraram que os marcadores de spin 5-, 12 e16-DAS (ácido doxil esteárico), foram capazes de intercalar com os lipídios de membrana celular de tecidos de raiz em segmentos apicais intactos. À profundidade do 5° e 16° átomos de carbono da cadeia acílica, radical nitróxido do marcador de spin detectou membranas mais rígidas em plântulas submetidas à temperatura de 10°C, comparado com as amostras tratadas a
15 e 25°C. Na posição do C-12 da cadeia a sonda apresentou um movimento muito restrito e foi insensível às alterações induzidas pelo resfriamento nas membranas. As atividades de algumas enzimas antioxidantes, tais como ascorbato peroxidase, guaiacol peroxidase e catalase, mostraram respostas variadas em tecidos submetidos à baixa temperatura (10°C). Ascorbato peroxidase ecatalase não apresentaram alterações significativas em condições de resfriamento, enquanto aatividade da guaiacol peroxidase aumentou 55%, comparado ao controle, a 25°C. Por outro lado, a atividade de glutationa redutase diminuiu, paralelamente àcapacidade de redução de TTC (cloreto de trifeniltetrazólio) . Nossos resultados mostraram que o estresse por resfriamento em plântulas de café expostas a lOoe por 6 dias pode ser interpretado como um estresse oxidativo, que resultou em peroxidação de lipídios, aumento na rigidez de membranas, vazamento de eletrólitos e redução na atividade metabólica Ver menos
15 e 25°C. Na posição do C-12 da cadeia a sonda apresentou um movimento muito restrito e foi insensível às alterações induzidas pelo resfriamento nas membranas. As atividades de algumas enzimas antioxidantes, tais como ascorbato peroxidase, guaiacol peroxidase e catalase, mostraram respostas variadas em tecidos submetidos à baixa temperatura (10°C). Ascorbato peroxidase ecatalase não apresentaram alterações significativas em condições de resfriamento, enquanto aatividade da guaiacol peroxidase aumentou 55%, comparado ao controle, a 25°C. Por outro lado, a atividade de glutationa redutase diminuiu, paralelamente àcapacidade de redução de TTC (cloreto de trifeniltetrazólio) . Nossos resultados mostraram que o estresse por resfriamento em plântulas de café expostas a lOoe por 6 dias pode ser interpretado como um estresse oxidativo, que resultou em peroxidação de lipídios, aumento na rigidez de membranas, vazamento de eletrólitos e redução na atividade metabólica Ver menos
Abstract: In several tropical and sub-tropical higher plant species, such as coffee (Coffea arabica L.), exposure to low temperature can cause extensive tissue damage. These conditions usually induce growth inhibition, changes in metabolic rates, and functional membrane alterations. The present...
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Abstract: In several tropical and sub-tropical higher plant species, such as coffee (Coffea arabica L.), exposure to low temperature can cause extensive tissue damage. These conditions usually induce growth inhibition, changes in metabolic rates, and functional membrane alterations. The present research attempted to nvestigate the changes in root growth, in 30 days old coffee seedlings which were subjected to chilling stress for 6 days, at temperatures of 5, 10, 15, 20, and 25°C, in darkness. The experimental protocol included measurements of metabolic heat rates, lipid peroxidation, membrane fluidity, in addi tion to the activities ok selected antioxidative enzymes. The investigation utilized basically non invasive techniques such as microcalorimetry, electrolyte leakage and EPR sprectroscopy. The results showed that root growth was completely inhibited after exposure to 5and 10°C, the process being irreversible after 6 days of incubation at these temperatures. Root tissues subjected to temperatures below 15°C presented significant lower rates of metabolic heat compared with controls at 25 ºC, and the values wereclosely correlated with the observed root growth inhibition. In parallel, figures on electrolyte loss significantely increased in root samples of 5 and 10°C incubated plants, which also exhibited irreversibility upon being transferred to the control temperature. In addition, the 10°C treatment induced a significant increase in the leveI of lipid peroxidation of root cell membranes. In root tip tissues the electron paramagnetic resonance spectra showed that the spin probes 5-, 12- and 16-doxylstearic acid were capable to intercalate within the cellular membrane lipids. Indeed, at the depth of the 5th and 16th carbon atoms of the alkyl chains the nitroxide radical detected more rigid membranes in seedlings exposed to 10°C compared with 15 and 25°C treated samples. At C-12 position of the chains the probe showed very restrict motion and was insensi tive to chilling induced membrane alterations. The activities of some antioxidative enzymes, such as ascorbate peroxidase, guaiacol peroxidase and catalase showed varied responses in tissues subjected to low temperatures (10°C) for 6 days. Actually, ascorbate peroxidase and catalase did not show any appreciable change under chilling conditions, while guaiacol peroxidase acti vi ty increased 55% compared te the control, at 25°C. On the other hand, glutathione reductase activity decreased, in parallel to a significant reduction in reduced TTC values. Our results showed that the chilling stress in seedlings of coffee exposed to 10°C for 6 days, might be interpreted as an oxidative stress, which resulted in lipid peroxidation, increase ln membrane rigidity, electrolyte leakage ane reduction in metabolic activity
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