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Tipo: Tese
Título: Alterações fisiológicas e bioquímicas em plantas de soja supridas com silício e infectadas por Cercospora sojina
Physiological and biochemical changes in soybean plants supplied with silicon and infected by Cercospora sojina
Autor(es): Nascimento, Kelly Juliane Telles
Abstract: A mancha olho de rã, causada pelo fungo Cercospora sojina, é uma das principais doenças foliares da soja, pois pode acarretar grandes perdas na produtividade dessa cultura, o que se deve principalmente à acentuada redução da área fotossinteticamente ativa pela ação de toxinas não seletivas. Diversos estudos têm demonstrado que o silício (Si) potencializa a resistência de plantas a diversas doenças fúngicas através de diferentes mecanismos, entre eles o aumento da eficiência do sistema antioxidativo, aumento na atividade de enzimas de defesa contra patógenos, além de propiciar redução na limitação fisiológica imposta pela infecção por patógenos. Com base nessas informações, neste estudo avaliamos o efeito do Si no controle da mancha olho de rã, no sistema antioxidativo, na concentração de espécies reativas de oxigênio e nos danos celulares decorrentes do processo infeccioso de C. sojina. Nós também avaliamos o efeito do Si nas trocas gasosas, nos parâmetros de fluorescência da clorofila a, nas concentrações de pigmentos cloroplastídicos, das hexoses (glicose e frutose), sacarose e amido. Além disso, foi avaliado o efeito do Si sobre a atividade de enzimas de defesa e na concentração de fenóis e lignina, além da importância de algumas enzimas de degradação da parede celular (EDPC) vegetal para o processo infeccioso de C. sojina, bem como o efeito do Si sobre a atividade dessas enzimas. Plantas de soja das cvs. Bossier e Conquista, suscetível e resistente à mancha olho de rã, respectivamente, foram crescidas em solução nutritiva contendo 0 ou 2 mM de Si (-Si e + Si, respectivamente) e inoculadas ou não com C. sojina. Neste estudo, nós observamos que a severidade da mancha olho de rã foi maior para a cv. Bossier do que para a cv. Conquista, independente do suprimento com Si. Para ambas as cultivares, a severidade foi maior para as plantas supridas com Si do que para as plantas não supridas com esse elemento, porém de forma mais proemintente para a cv. Bossier. As plantas de ambas as cultivares inoculadas com C. sojina apresentaram, de modo geral, incremento no sistema antioxidativo tanto enzimático quanto não enzimático em relação às plantas não inoculadas, independente do suprimento com Si. Na ausência de inoculação, a atividade da maioria das enzimas foi menor para as plantas supridas com Si do que para as não supridas. No final do processo infeccioso, plantas inoculadas da cultivar Bossier supridas com Si apresentaram aumento na atividade da maioria das enzimas antioxidativas em relação às plantas não supridas com Si e maiores concentrações de O 2- e MDA, indicando maior estresse oxidativo naquelas plantas. Adicionalmente, na ausência da inoculação com C. sojina, o Si não acarretou mudanças fisiológicas nem na concentração de carboidratos. Todavia, esse elemento desencadeou aumento na suscetibilidade de plantas de soja à mancha olho de rã, resultando em decréscimo mais pronunciado das trocas gasosas e na eficiência fotoquímica, bem como na concentração de pigmentos cloroplastídicos para a cv. Bossier. Para a cv. Conquista, o efeito negativo da infecção por C. sojina sobre a fisiologia das plantas foi associado fundamentalmente à redução em g s , independente do suprimento com Si. Além disso, a inoculação com C. sojina desencadeou, de modo geral, aumento nas hexoses para as duas cultivares e níveis de Si, evidenciando que o incremento dessas moléculas pode ser uma estratégia de defesa das plantas de soja contra C. sojina. Nas plantas não inoculadas, o suprimento com Si não alterou a atividade de enzimas de defesa e de EDPC nem as concentrações de fenóis solúveis totais e de lignina, independente da cultivar. Entretanto, o Si, de modo geral, resultou em menores atividades das enzimas lipoxigenase, felilalanina- amônia-liase, quitinase, peroxidase inespecífica e polifenoloxidase, além de aumento na atividade de EDPC em plantas de soja infectadas por C. sojina. Portanto, os resultados do presente estudo fornecem as primeiras evidências de que o Si reduz a atividade basal de enzimas do sistema antioxidativo de plantas de soja aumentando a suscetibilidade da soja à mancha olho de rã e os danos celulares decorrentes da infecção por C. sojina. Em adição, foi evidenciado neste estudo que o suprimento de plantas de soja com Si potencializou menores atividades de enzimas de defesa contra C. sojina e também favoreceu o processo infeccioso desse fungo mediante aumento da atividade de enzimas líticas da parede celular, levando à menor resistência contra C. sojina tanto para a cultivar resistente quanto para a suscetível, porém de forma mais pronunciada para essa última.
The frogeye spot, caused by the fungus Cercospora sojina, is one of the most important foliar diseases of soybean because it can result in large yield losses, mainly due to the sharp reduction in photosynthetically active area by the action of non-selective toxins. Several studies have shown that silicon (Si) enhances the resistance of plants to fungal diseases through different mechanisms, including increased efficiency of the antioxidant system, increased activity of enzymes of defense against pathogens, in addition to providing reduction in physiological limitation imposed by pathogen infection. Therefore, it was evaluated the effect of Si in controlling the frogeye spot, in the antioxidative system, concentration of reactive oxygen species and cellular damage resulting from infection process of C. sojina. In addition, the effect of Si in gas exchange, the parameters of chlorophyll a fluorescence in chloroplastid pigment, the hexoses (glucose and fructose), sucrose and starch. Furthermore, it was evaluated the effect of Si on the activity of defense enzymes and concentration of phenolics and lignin besides the importance of some cell wall degrading enzymes (CWDE) for the process plant infectious C. sojina as well as the effect of Si on the activity of these enzymes. Soybean plants of cvs. Bossier and Conquista, susceptible and resistant to frogeye spot, respectively, were grown in nutrient solution containing 0 or 2 mM Si (-Si and Si +, respectively) and inoculated or not with C. sojina. In this study, the frogeye spot severity was higher for cv. Bossier than for cv. Conquista, regardless of Si supply. For both cultivars, the severity was higher for plants supplied with Si than for plants not supplied with this element, but more proeminent for the cv. Bossier. Soybean plants inoculated with C. sojina of both cultivars showed, in general, an increase in antioxidant system both enzymatic and non-enzymatic compared to non-inoculated plants, regardless of supply Si. In the absence of inoculation, the activities of the most enzymes was lower for plants supplied with Si than for those not supplied. Soybean plants inoculated with C. sojina of both cultivars showed, in general, increase in both enzymatic and non-enzymatic antioxidative system in relation to non-inoculated ones, regardless of Si supply. At the end of the infection process, inoculated plants from cv. Bossier supplied with Si showed an increase in the activity of most antioxidant enzymes in relation to plants not supplied with Si and higher concentrations of O 2- and MDA, indicating increased oxidative stress in those plants. In the absence of inoculation with C. sojina, Si neither caused physiological changes nor in the concentration of carbohydrates. However, this element increased the susceptibility of soybean to frogeye spot, resulting in more pronounced decrease of gas exchange and photochemical efficiency, as well as in the concentration of pigments chloroplastid for cv. Bossier regarding cv. Conquista. For cv. Conquista, the negative effect of C. sojina infection on the plant physiology was primarily associated with the reduction in g s , regardless of Si supply. Moreover, inoculation with C. sojina triggered, in general, increase in hexoses for both cultivars and levels of Si, indicating that the increase of these molecules may be a defense strategy of soybean plants against C. sojina. The Si supply Si did not alter the activity of defense enzymes and CWDE neither the concentration of total soluble phenolics and lignin in non-inoculated plants, regardless of the cultivar. However, Si generally resulted in lower activity of lipoxygenase, felilalanina-ammonia-lyase, chitinase, nonspecific peroxidase and polyphenoloxidase, and increased activity of CWDE in soybean plants infected by C. sojina. The results of this study provide the first evidence that Si reduces the basal activity of antioxidant enzymes system of soybean plants increasing the susceptibility of soybean to frogeye spot and the cellular damage resulting from infection by C. sojina. In addition, is was evidenced this study indicate that the Si supply of soybean plants potentiated lower activities of defense enzymes against pathogens and also favored the infectious process of C. sojina by increasing the activity of cell wall lytic enzymes, leading to less resistance against C. sojina both for the resistant and susceptible cultivars, but more pronounced for the latter.
Palavras-chave: Fisiologia vegetal
Soja
Stress oxidativo
Fotossíntese
Mancha-olho-de-rã
Silício
CNPq: Ciências Agrárias
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Citação: NASCIMENTO, Kelly Juliane Telles. Alterações fisiológicas e bioquímicas em plantas de soja supridas com silício e infectadas por Cercospora sojina. 2013. 106 f. Tese (Doutorado em Fisiologia Vegetal) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2013.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/9920
Data do documento: 17-Jun-2013
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