Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://locus.ufv.br//handle/123456789/27546
Tipo: Dissertação
Título: Evaluation of arsenic tolerance in Pistia stratiotes L. (ARACEAE): photosynthetic and respiratory metabolism
Avaliação da tolerância ao arsênio em Pistia stratiotes L. (ARACEAE): metabolismo fotossintético e respiratório
Autor(es): Ribeiro, Patrícia Cury
Abstract: Arsenic (As) is a toxic element known to impair the development and growth of plants, as well as triggering various physiological changes when absorbed by plants. The plants, cultivated in nutrient solution, pH 6,5 and 1⁄2 ionic strength, were exposed in two treatments for 24, 48 and 72 hours: control (nutrient solution only) and As (1.5 mg L -1 ). After each day, a part of the experiment was collected for later physiological analyzes. The plants exposed to As presented lower biomass gain over the days, as effect of the damages caused by the contaminant in both leaves and roots. Roots accumulated more As and lower concentrations were found in the leaves. Once As is absorbed by the roots and translocated to the leaves, As changes photosynthesis, respiration, photorespiration and in turn, changes in the synthesis and accumulation of carbohydrates were also observed. Among the effects of As on metabolism, leaves displayed decreased in proteins and increased amino acids contents, while sugars and starch were accumulated. In roots, however, decreases in the concentrations of proteins, amino acids and sugars, mainly after 24 hours were observed. Starch decreased in roots during the 72 hours of exposure to As. Although the pigments did not show differences between control and As, net assimilation rate and the efficiency of photosystem II declined in presence of As. The photorespiration and carboxylation/ oxygenation rates of Rubisco followed the photosynthetic parameters, and decreased leaf stress due to the inhibition of specific enzymes in the presence of As. In contrast, both dark and mitochondrial respiration were higher in stressed leaves, possibly due to the chemical similarity of arsenate to phosphate, which may have led to increased respiration and subsequent collapse throughout the respiratory process. As a consequence of the changes observed in photosynthesis and respiration caused by oxidative stress, the activity of TCA enzymes, TCA intermediates and the NAD, NADH, NADP and NADPH balance also showed differences between the control and As. In leaves, there was an increase in the activity of the enzymes of the TCA cycle, which is in agreement with the respiration results. In roots, the activity of enzymes decreased under stress. Fumarate concentrations were higher for contaminated roots and leaves. However, in leaves with As, an increase in malate was observed, and for roots with As was observed a decrease in the concentration of malate, which suggests that malate can be diverted to other pathways within the cell. Among the pyridine nucleotides, all showed an increase between the contaminated leaves and in roots, the NAD + was not detected. Probably it was not regenerated during the respiratory process in roots with As, and as a consequence, the decrease of NADH was observed. Roots were more severely damaged, which can be explained by the greater accumulation of As in this part of the plant. Complementary analyzes related to leaf and root respiration are necessary to better understand the behavior of organic acids during As stress.
O arsênio (As) é um elemento tóxico conhecido por prejudicar o desenvolvimento e o crescimento das plantas, além de desencadear várias alterações fisiológicas quando absorvido. As plantas, cultivadas em solução nutritiva, pH 6,5 e 1⁄2 força iônica, foram expostas em dois tratamentos por 24, 48 e 72 horas: controle (somente solução nutritiva) e As (1,5 mg L -1 ). Após cada dia, uma parte do experimento foi coletada para análises fisiológicas posteriores. As plantas expostas a As apresentaram menor ganho de biomassa ao longo dos dias, como efeito dos danos causados pelo contaminante nas folhas e raízes. Entre as partes analisadas das plantas, as raízes acumularam mais As e as menores concentrações foram encontradas nas folhas. Ao ser absorvido pelas raízes e translocado para as folhas, o As causou alterações na fotossíntese, respiração, fotorrespiração e, por sua vez, alterações na síntese e no acúmulo de carboidratos também foram observadas. Entre os efeitos do As sobre o metabolismo, as folhas apresentaram diminuição nos teores de proteínas e aumento nos teores de aminoácidos, enquanto os açúcares e o amido se acumularam. As raízes, no entanto, apresentaram decréscimo nas concentrações de proteínas, aminoácidos e açúcares, principalmente após 24 horas. A concentração de amido diminuiu nas raízes durante as 72 horas de exposição ao estresse. Embora os pigmentos não tenham apresentado diferenças entre o controle e o As, a taxa de assimilação líquida de CO 2 e a eficiência do fotossistema II declinaram na presença do contaminante. As taxas de fotorrespiração e carboxilação / oxigenação de Rubisco seguiram o padrão dos parâmetros fotossintéticos e diminuíram com o estresse foliar devido a inibição de enzimas específicas na presença de As. Em contraste, a respiração noturna e mitocondrial foi maior nas folhas estressadas, possivelmente devido a semelhança química entre o arsenato e o fosfato, o que pode ter levado ao aumento da respiração e subsequente colapso ao longo do processo respiratório. Como conseqüência das mudanças observadas na fotossíntese e respiração causadas pelo estresse oxidativo, a atividade das enzimas TCA, intermediários de TCA e o balanço de NAD, NADH, NADP e NADPH também mostraram diferenças entre o controle e As. Nas folhas, houve um aumento na atividade das enzimas do ciclo de TCA, o que está de acordo com os resultados obtidos anteriormente para a respiração. Nas raízes, a atividade das enzimas diminuiu sob estresse. As concentrações de fumarato foram maiores em raízes e folhas contaminadas. No entanto, nas folhas com As, foi observado um aumento de malato, e para as raízes com As observou-se uma diminuição na concentração de malato, o que sugere que o malato pode ter sido desviado para outras vias dentro da célula. Entre os nucleotídeos de piridina, todos mostraram um aumento entre as folhas contaminadas e nas raízes, o NAD + não foi detectado. Provavelmente por não ter sido regenerado durante o processo respiratório para as raízes com As, não foi possível encontrar NAD + e, como conseqüência, foi observada a diminuição do NADH. As raízes apresentaram danos mais severos, o que pode ser explicado pelo maior acúmulo de As nessa parte da planta. Análises complementares relacionadas à respiração foliar e radicular são necessárias para melhor compreensão do comportamento dos ácidos orgânicos durante o estresse.
Palavras-chave: Fotossíntese
Respiração
Ativação enzimática
CNPq: Fisiologia Vegetal
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Titulação: Mestre em Fisiologia Vegetal
Citação: RIBEIRO, Patrícia Cury. Evaluation of arsenic tolerance in Pistia stratiotes L. (ARACEAE): photosynthetic and respiratory metabolism. 2019. 61 f. Dissertação (Mestrado em Fisiologia Vegetal) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2019.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://locus.ufv.br//handle/123456789/27546
Data do documento: 26-Fev-2019
Aparece nas coleções:Fisiologia Vegetal

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
texto completo.pdftexto completo1,06 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.