Indução do sistema de defesa antioxidante

As plantas em meios salinos têm que lidar não só com o défice hídrico resultante do efeito osmótico e com o desequilíbrio iónico e toxicidade provocados pela acumulação do Na+ e Cl−, mas também com o aumento da produção de EROs associado a estes efeitos (Hernández et al., 1995, 1999; Hernández & Almansa, 2002; Foyer & Noctor, 2003; Mahajan et al., 2008). É sabido que a salinidade é um dos fatores abióticos indutores de stress oxidativo nas plantas. Como foi referido atrás (secção 1.2.2.), condições que reduzem a difusão de CO2 através dos estomas e do mesófilo foliar, limitando o

fornecimento de CO2 para a atividade da RuBisCo e o consumo de NADPH pelo ciclo de

Calvin, como acontece com a salinidade, estimulam a produção de EROs. Os cloroplastos, peroxissomas e mitocôndrias são organelos com uma elevada atividade metabólica oxidante pelo que são importantes fontes de EROs, ficando particularmente expostos aos efeitos citotóxicos das mesmas. Os efeitos das EROs e as suas consequências foram descritas na secção 1.2.1. Foyer e colaboradores (Foyer & Noctor, 2003, 2005a; Foyer & Shigeoka, 2011) consideram que grande parte dos prejuízos causados pela exposição das plantas a situações adversas está relacionada com os danos oxidativos a nível celular. Nesta perspetiva, as plantas tolerantes ao sal para além de serem capazes de regular a absorção e a compartimentação iónica, deverão apresentar um sistema antioxidante eficiente que as proteja da ação das EROs e impeça que se acumulem na célula (Mahajan & Tuteja, 2005). As plantas defendem-se destas espécies através da indução da atividade de enzimas como a SOD, CAT e APX que eliminam as EROs através de uma série de reações, e das enzimas que participam na regeneração das formas ativas dos compostos antioxidantes (MDHAR, DHAR e GR). Estes compostos de baixo peso molecular (AsA, GSH e α-tocoferol, entre

outros) reagem diretamente com as EROs e são fundamentais para a homeostasia redox na célula. A atividade coordenada dessas enzimas distribuídas pelos diferentes compartimentos celulares, juntamente com os compostos antioxidantes compensa o aumento da formação das EROs em situações de stress através da sua remoção, regulando os níveis internos destas espécies para que atuem como moléculas sinal (Hernández & Almansa, 2002).

O grau de stress oxidativo nas plantas sujeitas a condições ambientais desfavoráveis é controlado pelo sistema de defesa antioxidante (Türkan & Demiral, 2009). Assim, é esperado que plantas com maior capacidade antioxidante, constitutiva ou induzida pelo sal, sejam mais tolerantes à salinidade (Ellouzi et al., 2011). Para Xiong & Zhu (2002), a capacidade para remover as EROs e reduzir os seus efeitos sobre os componentes celulares representa uma característica de tolerância ao stress salino. De facto, vários estudos mostram que o crescimento das plantas em condições salinas está associado ao aumento da atividade das enzimas antioxidantes que lhes confere maior proteção contra o stress oxidativo (Lin & Kao, 2000; Lee et al., 2001; Goreta et al., 2007; Singh et al., 2007; Yazici et al., 2007; Ashraf & Ali, 2008; Pérez-López et al., 2009). A maioria dos resultados aponta para uma relação direta entre a atividade antioxidante e a tolerância ao sal, como foi observado nos genótipos tolerantes de beterraba ou de trigo, que mostraram maior capacidade para lidarem com a presença das EROs através da ativação do sistema antioxidante enzimático (Sairam & Srivastava, 2002; Bor et al., 2003; Sairam et al., 2005). Mesmo nas halófitas, os dados sugerem que a indução do sistema defesa antioxidante é um componente importante na adaptação à salinidade (Cai-Hong et al., 2005; Ben Amor et al., 2006; Ellouzi et al., 2011).

Nos estudos realizados em ervilheiras foi possível concluir que a salinidade altera a quantidade e atividade de algumas das enzimas antioxidantes, bem como os níveis de transcritos correspondentes, embora se tenha verificado que a tolerância ao sal envolve a indução de determinadas isoformas das enzimas SOD, APX, DHAR e GR. Desses estudos sobressai ainda a importância da atividade antioxidante no controlo dos níveis de EROs nos cloroplastos, mitocôndrias e citosol, que de uma forma coordenada contribui para a tolerância das plantas a condições salinas (Gómez et al., 1999, 2004a; Hernández et al., 1993, 1995, 1999, 2000; Hernández & Almansa, 2002; Noreen & Ashraf, 2009). Neste sentido, tem havido a preocupação em aumentar a proteção contra o stress oxidativo mediante a sobre-expressão de isoformas da SOD e da APX, ou mesmo da CAT,

conseguindo-se plantas mais resistentes à secura e salinidade (Wang et al., 1999; Badawi

et al., 2004a,b; Wang et al., 2004; Nagamiya et al., 2007; Wang et al., 2010a).

Quando as plantas são substituídas por culturas de células adaptadas à salinidade é igualmente evidente o envolvimento do sistema defesa antioxidante na aquisição da tolerância ao sal. Gossett et al. (1994a,b) demonstraram que a tolerância observada na planta intacta está também presente nas culturas de tecido caloso correspondentes, onde a maior atividade das enzimas antioxidantes conferia-lhes a capacidade para impedir acumulação das EROs e crescer na presença de 150 mM NaCl. A resposta do tecido caloso ao stress salino foi avaliada em duas espécies Acanthophyllum, tendo o tecido da menos sensível ao sal (A. glandulosum) apresentado a maior atividade antioxidante, ficando protegido dos efeitos oxidativos, nomeadamente da peroxidação lipídica (Niknam et al., 2011). Através de linhas celulares de espécies como Lycopersicon esculentum, Solanum

tuberosum e Helianthus annuus selecionadas in vitro para crescerem em meios salinos foi

possível concluir que a tolerância ao sal a nível celular envolve também a indução do sistema antioxidante (Rodríguez-Rosales et al., 1999; Benavídes et al., 2000; Davenport et

al., 2003). De notar, que a aquisição de tolerância ao NaCl, ou a um agente osmótico, pode

levar ao aumento de tolerância a um outro fator de stress, como foi o caso da linha celular de algodoeiro tolerante a NaCl que mostrou ser também tolerante ao herbicida paraquato, ou das células de batateira adaptadas a stress osmótico imposto por polietilenoglicol (PEG) que exibiram elevada tolerância a 200 mM de NaCl (Leone et al., 1994a; Gossett et al., 1996). Este fenómeno de “tolerância cruzada” parece estar associado a um aumento da atividade antioxidante que ocorreu nas células tolerantes ao sal ou ao PEG.