Ação do alumínio (Al) em Cococcypselum aureum (Rubiaceae), espécie do cerrado acumuladora de Al: uma abordagem morfofisiológica

Abstract

Os efeitos do Al sobre espécies nativas acumuladoras de Al como Coccocypselum aureum (Rubiaceae), herbácea que cresce em solos do cerrado, ainda são pouco compreendidos. Neste estudo foi avaliado os efeitos do Al sobre parâmetros morfológicos anatômicos, bioquímicos e fisiológicos de C. aurem a fim de verificar se o Al é um elemento benéfico para a espécie e atua como estimulante no metabolismo primário e secundário. Indivíduos de C.aureum foram coletados em solo do cerrado e submetidos por 60 dias aos seguintes tratamentos em hidroponia: tratamento 1 sem Al por 60 dias; tratamento 2 sem Al durante 30 dias e 500 µM de Al por 30 dias subsequentes e tratamento 3 com 250 µM de Al nos primeiros 30 dias e 500 µM por mais 30 dias. No tratamento 1 após 60 dias de ausência de Al, as plantas de C. aureum apresentaram nas folhas cloroses e necroses, e na raiz, região do meristema apical, células com citoplasma e núcleo pouco densos o que esteve relacionado a elevada concentração de Zn nesse órgão. Plantas do tratamento 2 exibiram nos primeiros 30 dias a ocorrência de necroses e cloroses foliares, porém após a adição de Al nos 30 dias subsequentes houve uma total recuperação da parte aérea, além de um maior crescimento radicular. Em plantas do tratamento 3 após 60 dias, foram verificados os menores teores nutricionais, o menor crescimento radicular e produção de folhas, porém ainda assim, com aspecto morfológico sadio. No mesmo período de tempo, um destacamento de células semelhantes a células de borda próximo a região apical foi observado em ambos tratamentos com Al. Houve acúmulo do metal na epiderme (exceto folha), tecidos fundamentais e células do floema na raiz, caule e folha. Adicionalmente, acúmulo de Al também foi registrado em coléteres. Nas análises bioquímicas e fisiológicas, realizadas para os tratamentos 1 e 2, foi verificado que após 30 dias da adição de Al, as plantas do tratamento 2 apresentaram maior teor de clorofila a e b, maior taxa de fotossíntese, condutância estomática, transpiração e as maiores concentrações de glicose, frutose, amido na raiz e de proteínas na raiz e na folha. Apenas a concentração de sacarose foi superior na folha na ausência de Al. Ainda no tratamento 2 houve maior eficiência fotoquímica do PSII em 24, 48 h e 30 dias, após adição de Al, e um incremento significativo na taxa de transporte de elétrons em 48h e, em especial, aos 30 dias. Neste mesmo período, plantas do tratamento 2 também apresentaram maior produção de compostos fenólicos na raiz e na folha, sendo que na folha ocorreu uma sobreposição dos sítios de acúmulo de Al com fenólicos e alcaloides. Adicionalmente, na presença do metal aos 30 dias, houve aumento na abundância relativa de Al na raiz, no caule e na folha e de N, K, Mg e Fe na folha, de Fe e Cu no caule e P, S, Cu e Zn na raiz. Assim, concluímos que as plantas de C. aureum não se desenvolvem normalmente na ausência de Al e apresentam um desenvolvimento mais saudável na presença desse elemento, principalmente a folha, embora esse desenvolvimento tenha sido mais lento. Portanto, como já documentado para outras espécies acumuladoras de Al de diferentes famílias botânicas, o Al exerce uma ação benéfica sobre a espécie C. aureum. Palavras-chave: Herbácea. Cerrado. Acúmulo de Al.

The effects of aluminum (Al) on native species that accumulate this element, such as Coccocypselum aureum (Rubiaceae), an herbaceous plant that grows in Cerrado soils, are still poorly understood. This study evaluated the effects of Al on morphological, anatomical, biochemical and physiological parameters of C. aureum in order to verify if Al is a beneficial element for this species and acts as a stimulant in primary and secondary metabolismo. Individuals of C. aureum were collected in Cerrado soil and submitted to the following treatments in hydroponics for 60 days: treatment 1 - without Al for 60 days; treatment 2 - without Al for 30 days and with 500 µM of Al for the subsequent 30 days; and treatment 3 - with 250 µM of Al for 30 days and with 500 µM for the subsequent 30 days. In treatment 1, after 60 days of absence of Al, C. aureum plants presented chlorosis and necrosis in leaves and cells with low density cytoplasm and nucleus in the region of the apical meristem of the root. Plants of treatment 2 exhibited, in the first 30 days, leaf necrosis and chlorosis, but after the addition of Al during the subsequent 30 days there was full recovery of this symptomatology, in addition to greater root growth. Treatment 3 plants, after 60 days, had the lowest nutritional levels, lowest root growth and lowest leaf production, which presented a healthy morphology appearance. A detachment of cells, similar to border cells, near the apical region of the root was observed in both Al treatments. There was an accumulation of metal in the epidermis (except leaf), fundamental tissues and phloem cells in the root, stem and leaf, as well as in colleters. Biochemical and physiological analyses carried out for treatments 1 and 2 revealed that, 30 days after the addition of Al, plants in treatment 2 had higher chlorophyll a and b content; higher photosynthesis rate, stomatal conductance and transpiration; and higher concentrations glucose, fructose and starch in the root and protein in root and leaf. Only the concentration of sucrose was higher, and only in the leaf, in the absence of Al. Also in treatment 2, there was higher photochemical efficiency of PSII at 24, 48 h and 30 days after Al addition, and a significant increase in the rate of electron transport at 48h and, in particular, at 30 days. In the same period, plants from treatment 2 also showed higher production of phenolic compounds in root and leaf, and there was an overlap of Al accumulation sites with phenolics and alkaloids in the leaf. Additionally, in the presence of Al for 30 days, there was an increase in the relative abundance of Al in root, stem and leaf and of N, K, Mg and Fe in leaf, Fe and Cu in stem and P, S, Cu and Zn in root. Thus, we conclude that C. aureum plants do not develop normally in the absence of Al and have healthier development in the presence of this element, especially the leaf, although this development was slower. Therefore, as has been documented for Al-accumulating species from different botanical families, Al exerts a beneficial action on the species C. aureum. Keywords: Herbaceous. Cerrado. Al accumulation.