Efeitos do metil jasmonato e ácido salicílico na composição da parede celular, metabolismo secundário e recalcitrância em Brachypodium distachyon

Abstract

Fontes de energia alternativas e sustentáveis têm recebido enorme atenção devido ao aumento dos preços, da esgotabilidade e dos problemas ambientais associados ao petró- leo, tornando a produção de biocombustíveis de segunda geração um objeto de grande interesse internacional. As gramíneas são as principais fontes destes biocombustíveis, e Brachypodium distachyon foi eleita um modelo para o estudo das gramíneas. Plantas em estágio juvenil foram avaliadas após o tratamento por duas semanas com metil jas- monato (MJ) ou ácido salicílico (AS) (ambos 100 μM). Os dois tratamentos reduziram o alongamento foliar, provavelmente resultante do efeito da inibição da elongação celu- lar e divisão celular associadas com o aumento do ácido ferúlico (FA), ácido p- cumárico (p-CA) e ABA, e com a redução no teor de AIA. A aplicação de MJ e AS também produziu vários efeitos na parede celular das folhas, como o aumento da celu- lose (MJ), xilose, arabinose e galactose (ambos tratamentos), aumento das razões arabi- nose/celulose (AS) e parede celular/massa seca total (MJ), e redução do teor de lignina (AS). Em paralelo a estas mudanças, houve aumento de fenóis solúveis totais, ácido cafeico e naringerina (para ambos tratamentos), e ácido sinápico (AS). Estas alterações não foram explicadas por mudanças na expressão de 12 genes da rota de biossíntese da parede estudados. A aplicação de AS reduziu em 15% a eficiência da sacarificação en- zimática. Este efeito foi fortemente correlacionado negativamente com o aumento de FA, p-CA, e arabinose, mas não se correlacionou com o teor de lignina. Embora o tra- tamento com MJ tenha aumentado os teores de FA e p-CA, este efeito foi contraposto pelo simultâneo aumento da celulose. Os resultados obtidos demonstram a importância do AS e do MJ para a regulação dos componentes e da digestibilidade da parede celu- lar, e a influência dos metabólitos secundários na recalcitrância da parede à sacarificação.

Renewable and sustainable sources of energy have received a lot of attention, due to the price fluctuations and environmental issues associated with the depletion of oil re- serves, prompting worldwide interest in the production of second generation biofuels. Grass species are the main biomass resources used in biofuel production, and Brachy- podium distachyon was described as a model species for grasses and cereals. Juvenile plants were analyzed after two weeks treatment with methyl jasmonate (MJ) or salicylic acid (SA) (both at 100 μM). Both treatments reduced leaf growth rate, probably be- cause of an inhibitory effect on cellular elongation and division, caused by an increase in ferulic acid (FA), p-coumaric acid (p-CA) and ABA, and lower levels of IAA. Modi- fications in cell wall compounds were observed mainly in leaf tissues, such as an in- crease of cellulose (MJ), xylose, arabinose and galactose (both treatments), arabi- nose/cellulose ratio (SA), and cell wall/biomass ratio (MJ), and reduction of lignin con- tent (SA). There was an increase in total phenolic content, cafeic acid and narigenin (for both treatments), and in sinapic acid (SA). Alterations of these compounds could not be related to the expression of 12 genes involved in cell wall biosynthesis. The ap- plication of SA reduced in 15% the saccharification yield. This effect was strongly neg- ative correlated with higher levels of FA, p-CA and arabinose, but was not associated with lignin content. MJ treatment also increased the levels of FA and p-CA, but chang- es in saccharification yield were not observed, possibly caused by an increase in cellu- lose content. These results show the importance of SA and MJ in the regulation of cell wall compounds and digestibility, and the influence of secondary metabolites in cell wall saccharification recalcitrance.