Aspectos fisiológicos, bioquímicos e nutricionais da resistência do arroz à brusone mediada pelo silício

Abstract

O patossistema arroz-Pyricularia oryzae tem sido amplamente estudado no intuito de desenvolver novos métodos de manejo da doença e de entender a interação planta-patógeno. Neste contexto, a fim de se reduzir os danos causados pela doença, inúmeras estratégias, incluindo a aplicação de silício (Si), têm sido adotadas nos últimos anos. No entanto, são raros os trabalhos avaliando o efeito da doença, na presença do Si, nos processos fisiológicos das plantas. Assim, os objetivos deste trabalho foram verificar o efeito da infecção por P. oryzae nos processos de trocas gasosas e fluorescência de clorofila a de plantas de arroz ao longo de todo o processo infeccioso e verificar o efeito da aplicação do Si nesses mesmos parâmetros em plantas inoculadas. Além disso, estudar o efeito da brusone em plantas de arroz supridas ou não com Si no estresse oxidativo por meio da quantificação das atividades de Catalase, Superoxido desmutase, Glutationa redutase. Nossos resultados indicam que a doença em plantas suscetíveis e não supridas com Si principalmente em estágios mais avançados de infecção, causa queda na taxa de assimilação líquida de CO 2, e que essa queda parece estar associada tanto relacionada a fixação do CO 2, como a danos no aparato fotossintético. Em contrapartida, os resultados demonstram também que o silício tem um papel importante na manutenção de níveis adequados de condutância estomática e taxa de assimilação liquida de CO 2 , na proteção do aparato fotossintético contra a fotoinibição crônica e do fotossistemas contra danos decorrentes da hiperexcitação crônica. A brusone induz a ocorrência de estresse oxidativo como forma de acelerar a morte celular e que esta indução ocorre por meio da inibição da fotossíntese, por meio da indução da ação SOD e limitação na atividade de catalases e de enzimas do ciclo ascorbato-glutationa impedindo assim a detoxificação do H 2 O 2 . Por outro lado o Si parece aliviar o estresse oxidativo induzido pela brusone regulando o nível de H 2 O 2 por meio de repressão a ação SOD, estimulando a atividade de catalases e de enzimas do ciclo ascorbato-glutationa. O perfil nutricional de plantas de arroz em função do suprimento de Si e/ou da inoculação de P. oryzae. Os resultados desse estudo indicam que tanto a infecção por P. oryzae quanto o suprimento de Si reduz de maneira geral a concentração de macro e micronutrientes. Embora a concentração de nutrientes em plantas supridas com Si tenha decrescido estes estão dentro da faixa considerada adequada para cultura. O crescimento e desenvolvimento de plantas supridas com Si é maior que em plantas não supridas com esse elemento. Sendo assim a resistência mediada pelo Si de plantas de arroz a infecção de P. oryzae, não esta relacionada com aumentos na concentração de nutrientes e sim redução na concentração dos mesmos.

The pathosystem rice-Pyricularia oryzae has been widely studied aiming the development of new disease manage practices and the understanding of the plant-pathogen interactions. In this context, to reduce the losses caused by the disease, numerous strategies, including the application of silicon (Si), have been adopted over the last years. However, studies that try to elucidate how the disease affects the host physiology in the presence of silicon are scarce. Then, the objective of this work was to verify the effect of the P. oryzae infection on the gas exchange and chlorophyll a fluorescence processes of rice plants throughout the whole infection process, and also to verify the effect of Si application on the same parameters in inoculated plants. Moreover, this study aimed at elucidating how the blast disease affects the oxidative stress, by measuring the activities of catalase, superoxide dismutase, glutathione reductase, and nutrient intake in rice plants supplied or not with Si. Our results indicate that the disease in susceptible plants not supplied with Si, especially in advanced stages of the infection, causes significant reductions in the net CO 2 assimilation rate, and this reduction seems to be associated with reduced CO2 fixation and to damages to the photosynthetic apparatus. On the other hand, the results also indicate that Si has a relevant role in maintaining the adequate levels of stomatal conductance and the net CO 2 assimilation rate. Si also seems to play a role in the protection of the photosynthetic apparatus against chronic photoinhibition and hyper excitation. The results also demonstrate that the blast disease induces the occurrence of oxidative stress as a way to accelerate the cellular death, and that this induction occurs through inhibition of the photosynthesis, stimulus to the SOD activity and limitation of the activities of catalases and enzymes of the ascorbate- glutathione cycle. This blocks the detoxification of the H 2 O 2 , that accumulates in the cells. Si application seems to relief the oxidative stress induced by the blast disease by regulating the levels of H 2 O 2 through the repression of SOD, and stimulating the catalases and enzymes of the ascorbate- glutathione cycle. The nutritional profile of rice plants with regards to Si application and/or inoculation of P. oryzae indicate that both infection, and Si application, contribute to general reductions in macro and micronutrients concentrations. Although reduced, it must be emphasized that the nutrient levels here detected are within the normal range for the culture. Growing and development of rice plants supplied with Si were however; more pronounced than in plants not supplied with this element, even thought +Si plants presented inferior nutrients concentrations when compared to Si plants. These results finally demonstrate that rice blast resistance mediated by Si, is not related to enhanced accumulation of nutrients, but rather to reduced nutrient accumulation.