Metodologias não-invasivas e bioquímicas usadas na detecção dos efeitos fisiológicos causados por salinidade, cádmio e flúor em tomateiro

Abstract

Plantas de tomateiro (Lycopersicon esculentum Mill) com sete dias de idade, cultivadas em solução nutritiva de Hoagland, foram expostas às concentrações de Na + Cl - de 0, 50, 100 e 150 mol m -3 ou de cádmio de 0, 10, 30 e 50, μmol L -1 de flúor de 0, 1, 3 e 5, μg L -1 , na forma de chuvas simuladas diárias, com a finalidade de avaliar os danos fisiológicos causados por estes agentes estressores, por meio de metodologias não- invasivas e pela atividade de certas enzimas ligadas a um possível estresse oxidativo. Após quatorze dias de exposição aos tratamentos com flúor ou cádmio e vinte um dias para o tratamento salino, foram avaliados, os teores de clorofila, a assimilação de carbono, a condutância estomática, a transpiração, a relação Ci/Ca, a fluorescência rápida e lenta, o teor dos agentes estressores na planta, as atividades das enzimas SODs e POXs e a peroxidação de lipídeos. As plantas submetidas aos tratamentos com Na + Cl - tiveram o potencial osmótico das folhas e raízes, bem como os teores de clorofilas a, b, total e carotenóides diminuídos, sendo que a relação clorofila a/b não foi alterada. A assimilação de carbono, a relação carbono interno/externo, a condutância estomática, a transpiração, a taxa relativa de transporte de elétrons e o q P diminuíram enquanto que a relação F v /F m e o q N não sofreram alterações significativas. As atividades das SODs e das POXs foram aumentadas significativamente pelo estresse, sendo também observado um aumento na peroxidação de lipídeos, pelo incremento da quantidade do malonaldeído formado. As plantas submetidas aos diversos tratamentos com cádmio tiveram os teores do metal presentes nas raízes e folhas aumentados, os teores de clorofilas a, b, total e carotenóides, diminuídos sensivelmente a relação clorofila a/b não foi alterada. A assimilação de carbono diminuiu, a relação carbono interno/externo aumentou, a condutância estomática e a transpiração não sofreram alterações significativas. Os parâmetros de fluorescência, F v /F m , q P e q N e a taxa relativa de transporte de elétrons foram alterados pelo cádmio. As atividades das SODs e POXs foram aumentadas pelo estresse, também foi observado um aumento significativo na peroxidação de lipídeos. As plantas expostas às chuvas simuladas com diversas concentrações de flúor tiveram elevados teores deste íon nas folhas. Os teores de clorofilas a, b, total, carotenóides, e a relação clorofila a/b não foram alterados. A assimilação de carbono, a relação carbono interno externo, a condutância estomática e a transpiração, não sofreram alterações significativas. Os parâmetros de F v /F m , q P , q N e a taxa relativa de transporte de elétrons não foram alterados. O flúor nas quantidades aplicadas, não foi capaz de produzir um estresse oxidativo, não ocorrendo um aumento significativo das atividades das SODs e POXs e da peroxidação de lipídeos. A associação do IRGA, fluorômetro e medidor SPAD, foram capazes de detectar alterações no metabolismo das plantas tratadas com cloreto de sódio e cádmio e de sugerir possíveis causas destas alterações. Os efeitos dos agentes causadores de estresse, nas plantas, foram evidenciados pela diminuição dos teores de clorofila, eficiência do fotossistema II e assimilação de carbono, pelo aumento das atividades das POXs e SODs e pelo aumento da peroxidação dos lipídeos. A quantidade de flúor usado foi insuficiente para causar injúrias as plantas, o que foi demonstrado pela associação do IRGA, do fluorômetro e do medidor SPAD.

Seven days old tomato seedlings (Lycopersicum esculentum Mill) were grown in Hoagland solution and exposed to different concentrations of Na + Cl - , cadmium and fluorine simulated rain. The main goal was to evaluate the physiological damages due to the stressors elements through non invasive methods and enzymatic activity related to oxidative stress. At the end of the exposure period parameters were measured, such as, chlorophylls content, carbon assimilation, stomatal conductance, transpiration, Ci/Ca ratio, fluorescence characteristics, ions content, SOXs and PODs activity and lipids peroxidation. Plants submitted to Na + Cl - treatment had their leaves and roots osmotic potential decreased. The concentrations of chlorophyll a, b, total and carotenoids decreased but the chlorophyll a/b ratio did not change. All gas exchange parameter, electron transport rate and q P decreased, while the F v /F m ratio and q N did not suffer any significant changes. POXs and SODs activity showed a significantly increase due to the saline stress. Similarly, the lipid peroxidation was observed by an increment on malaldeid formation. The plants on cadmium treatment showed a high content of the metal on leaves and roots concomitantly with the applied does. The content of chlorophylls a, b, total, and carotenoids decreased while the chloroiphyll a/b ratio did not change. The carbon assimilation rate decreased despite the fact that the no significant alterations were observed on Ci/Ca ratio, stomatal conductance and transpiration rate. The fluorescence traits, F v /F m , q P , q N , and the electron transport rate were altered by cadmium. POXs and SODs acticity, as well as lipids peroxidation increased significantly under the cadmium treatment. The plants exposed to simulated acid rain containing fluorine showed a high concentration of the element on the leaves. The gas exchange parameters, in this treatment, were not significantly affected. It had supposed that the applied doses of fluorine were not enough to induce an oxidative stress, since the SODs and POxs activity and lipid peroxidation were not affected. The combined use of IRGA, fluorometer and SPAD reader was able to detect the physiological alterations on plants treated with NaCl and cadmium, showing thus, a potential as a non invasive methodology. The metabolic effects of the elements were evident by a decrease on chlorophylls content, carbon assimilation rate, and PSII efficiency while the activity of SODXs and POXs and lipids peroxidation increased .The treatment with fluorine acid rain, was not effective to produce detectable physiological changes, as showed by the non invasive screening, probably due to the applied doses.