C A PÍT U L O 3 2 : Á C IDO SA L IC ÍL IC O E M ET IO N A PO T EN C IA L IZ A M A A T IV IDA DE DE EN Z IM A S A N T IO X IDA N T ES EM F EIJÃ O - C A U PI “ B R S
N O V A ER A ” C A PÍT U L O 3 2 : EL Á C IDO SA L IC ÍL IC O Y L A M ET IIO N PO T EN C IA L IZ A N L A A C T IV IDA D DE L A S EN Z IM A S A N T IO X IDA N T ES EN EL C A U PÍ “ B R S N O V A ER A ” C H A PT ER 3 2 : SA L IC Y L IC A C ID A N D M ET H IO N E PO T EN T IA L IZ E T H E A C T IV IT Y O F A N T IO X IDA N T EN Z Y M ES IN C A U PI B EA N S “ B R S N O V A ER A ”
IgorEné asC avalcante1; A utaPaulinadaSilvaO liveira2; V enâ ncio Eloy de A lmeidaN eto3; Y uri L imaM elo4; A lberto Soaresde M elo5
DO I:h ttps:/ / doi. org/1 0 . 3 1 6 9 2 / 9 7 8 - 6 5 - 8 8 9 7 0 - 0 7 - 2 . 3 0 8 - 3 1 4
IN T R O DU Ç Ã O
O feijão- caupi ( Vigna unguiculata ( L . ) W alp.) é uma leguminosa amplamente cultivadanasregiõesá ridase semiá ridasde todo o mundo. N o B rasil,o seucultivo abrange cercade 1 . 2 7 6 , 2 milh a( C O N A B , 2 0 1 9 ) , concentrando- se em grande parte naregiã o N ordeste ( 1 . 0 4 7 , 7 milh a), onde é cultivado principalmente por agricultores familiares, além de constituir um dos principais componentes da dieta alimentar da populaç ã o ( SIL V A etal., 2 0 1 9 ) .
N essa regiã o, a produtividade mé dia dessa leguminosa ainda é consideravelmente baixa ( 3 9 1 kg/h a) o que deve- se, principalmente, à ocorrê ncia de dé ficith í drico durante o período de cultivo ( A R A Ú JO etal., 2 0 1 8 ) . O dé ficith í drico, a medida em que acomete as culturasvegetais, pode provocarestresse oxidativo devido à produç ã o excessiva de espé cies reativasde oxigê nio ( ER O s), asquaispodem dinificarcomponentesfotossintéticos( M A IA et al., 2 0 1 5 ) e diminuiraprodutividade finaldo vegetal.
Paratanto, destaca-se que, submetidasà restriç ã o h í drica, asplantasapresentam uma sé rie de respostas, dentre as quais destaca-se os sistemas enzimá ticos antioxidantes que,
1 Programade pó s-graduaç ã o em C iê nciasA grá rias, U niversidade EstadualdaParaíba-U EPB ,
igorencavalcante@ gmail.com
2 Programade pó s-graduaç ã o em C iê nciasA grá rias, U niversidade EstadualdaParaíba-U EPB ,
autapaulina@ outlook. com
3 Programade pó s-graduaç ã o em C iê nciasA grá rias, U niversidade EstadualdaParaíba-U EPB ,
netove7 @ gmail.com
4 Programade pó s-graduaç ã o em C iê nciasA grá rias, U niversidade EstadualdaParaíba-U EPB ,
yurimelo8 6 @ gmail.com
assossiado ao uso de algumas substâncias, tais como o á cido salicílico ( A N DR A DE etal., 2 0 2 0 ) e ametionina( M ER W A D etal., 2 0 1 8 ) , podem atenuarosefeitosdo dé ficth í drico.
Destaforma, o presente estudo teve como objetivo avaliaraaç ã o do á cido salicíco e dametioninacomo atenuadoresde dé ficith í drico em feijão- caupi “ B R S N ovaera”.
F U N DA M EN T A Ç Ã O T EÓ R IC A
N o N ordeste brasileiro, o feijão- caupi é cultivado predominantemente sob seca, estando sujeito à escassez de á gua pela má distribuiç ã o de ch uvas ( B A STO S etal., 2 0 1 1 ) . N essas condiç ões, a perda do turgor celular causa distrbios no aparelho fotossintético, levando ao ac mulo de elétronsno metabolismo celular, que se ligam facilmente à smoléculas de oxigê nio, formando espé cies reativas de oxigê nio ( ER O S) ( C A M PO S etal., 2 0 1 9 ) . Em altas concentraç ões, essas moléculas provocam estresse oxidativo, que pode danificar componentes fotossintéticos e á cidos nucleicos, intensificar a peroxidaç ã o lipídica nas membranase desnaturarproteí nas( M A IA etal., 2 0 1 5 ) .
Para controlar as ER O S, as plantas possuem um sistema de defesa antioxidante sofisticado e altamente eficiente. Esse mecanismo é formado, dentre outrasmoléculas, pelas enzimas superó xido dismutase ( SO D) , catalase ( C A T) e ascorbato peroxidase ( A PX ) ( B A R B O SA etal., 2 0 1 4 ) , asquaispodem evitaraformaç ã o dessassubstâncias, sequestrá - las ou promover sua degradaç ã o, prevenindo a ocorrê ncia de danos celulares nas plantas ( SER K EDJIEV A , 2 0 1 1 ) .
A liado aisso, o uso de algumassubstâncias, taiscomo o á cido salicílico ( DU TR A et al.2 0 1 7 ; A N DR A DE etal., 2 0 2 0 ) e ametionina( A L I etal., 2 0 1 8 ; M ER W A D etal., 2 0 1 8 ) podem colaborarnaeficiê nciado uso daá guae namelhoriadasrotasmetabó licas, resultando em adaptaç ã o dasplantasà smudanç asambientais( Z H A N G etal., 2 0 1 7 ) .
O á cido salicílico ( A S) é um composto de ocorrê ncianaturalque apresentafunç õesde regulaç ã o no metabolismo vegetal, atuando na promoç ã o de resistência e de adaptaç ã o ( A N DR A DE etal., 2 0 2 0 ) . Para Dutra etal.( 2 0 1 7 ) , essa substância desempenh a um papel importante namodulaç ã o dasrespostasdo feijão- caupi contraarestriç ã o h í drica.
Já a metionina ( M ET) é um aminoá cido fundamentalpara a síntese proteica e sua ausê ncia inviabiliza o processo de transcriç ã o do mR N A . A funç ã o mitigadora desse aminoá cido foi observadaporA lietal.( 2 0 1 8 ) e M erwad etal.( 2 0 1 8 ) , em seusestudoscom lich ia e feijão- caupi, respectivamente, onde aaplicaç ã o dessa substância promoveuaumento
nasatividadesde ascorbato peroxidase, catalase e superó xido dismutase.
A ssim, considerando- se a importância da produç ã o do feijão- caupi no N ordeste do B rasil, faz- se necessá ria a realizaç ã o de pesquisas que visem a promoç ã o de cultivares promissores com maior tolerâ ncia ao dé ficit h í drico e a caracterizaç ã o fisiológica e bioquímica dos mecanismos antioxidantes, bem como o entendimento da atuaç ã o do á cido salicílico e dametioninacomo agente mitigadoresdo dé ficith í drico.
M ET O DO L O G IA
O presente estudo foi realizado em umaá reaexperimental daU niversidade Estadual daParaíba( U EPB ) em C ampinaG rande- PB , no período de agosto adezembro de 2 0 1 9 , sendo conduzido em vasoscom capacidade para3 , 6 L de solo ( substrato) .
O delineamento utilizado foi inteiramente casualizado ( DIC ) , constituído por cinco tratamentos com cinco repetiç ões, distribuídos em 2 5 unidades experimentais e parcela experimentalrepresentada por um vaso contendo 2 plantas. O s tratamentos para simular o dé ficith í drico foram: W 1 0 0 e W 5 0 , equivalentes a reposiç ões h í dricas de 1 0 0 e 5 0 % da evapotranspiraç ã o diá ria, respectivamente, calculadas a partir da diferenç a entre o armazenamento má ximo e atualdo vaso ( apó s2 4 h ) ; além daadiç ã o de á cido salicílico ( A S) e metionina( M ET) ao tratamento W 5 0 , correspondendo a: W 5 0 + 1 , 5 mM de A S ( W 5 0 + A S) , W 5 0 + 6 , 0 mM de metionina( W 5 0 + M ET) ; e acombinaç ã o W 5 0 + A S + M ET, todoscom aplicaç ã o viafoliaraté o ponto de escorrimento, utilizando- se um surfactante.
Para a instalaç ã o do experimento, o solo foi previamente analisado e corrigido conforme resultados de sua aná lise. A s sementes utilizadas foram triadas e submetidas a aplicaç ã o de fungicida ( C aptanO ) na dose de 0 , 1 1 g 1 0 0 sementes g- 1 , permanecendo em
repouso por 2 4 h . A pó s esse período, cinco sementes foram semeadas por vaso, as quais seguiram com irrigaç ã o diá ria, com 1 0 0 % de reposiç ã o h í drica. A os 1 7 dias apó s a emergê ncia, realizou-se o desbaste, deixando- se apenas duas plantas por vaso, as quais, ao atingirem o finaldo estádio de desenvolvimento V 8 ( 5 5 DA S) , foram submetidasaaplicaç ã o dostratamentos.
A os6 3 DA S, 8 diasapó saaplicaç ã o dostratamentos, coletou-se umaplantaporvaso, visando- se mensurar o potencialh í drico da folha ( ) f), utilizando- se abomba de pressã o de Sch olander; o conte do relativo de á gua ( IR IG O Y EN etal., 1 9 9 2 ) ; a atividade das enzimas
ascorbato peroxidase ( A PX ) , catalase ( C A T) e superó xido dismutase ( SO D) ( A N DR A DE, 2 0 1 8 ) ; e o nívelde proteí nassolveistotais( PST) ( B R A DF O R D, 1 9 7 6 ) .
O s dados obtidos foram avaliados por aná lise de variâ ncia ( teste F até 5 % de probabilidade) , seguidos por aná lises do teste de comparaç ã o de mé dias ( Tukey, P < 0 , 0 5 ) , utilizando- se o software SISV A R 5 . 6 .
R ESU L T A DO S E DISC U SSÃ O
N a ausê ncia de atenuadores, a submissã o ao estresse h í drico promoveu reduç ã o de 9 4 % no potencialh í drico foliar, e de 1 3 , 3 3 % no C R A ( Tabela 0 1 ) , em comparaç ã o com a lâminaW 1 0 0 , o que pode promoveraocorrê nciade distrbiosfisiológicos(A N DR A DEetal., 2 0 2 0 ) . Para tanto, destaca-se que a aplicaç ã o de metionina de forma isolada, promoveu aumento de 7 2 % no ) W e de 1 7 % no C R A dentro da lâmina W 5 0 ( W 5 0 + M ET) , em comparaç ã o com aquelasque nã o receberam essasubstância( W 5 0 ) ( Tabela0 1 ) .
O conte do de proteí nas solveis totais ( PST) apresentou reduç ã o de 6 % , com a imposiç ã o ao estresse h í drico ( W 5 0 ) , em comparaç ã o com alâminaW 1 0 0 ( Tabela0 1 ) , o que pode serconsequê nciadareduç ã o do statush í drico, umavez que sob baixadisponibilidade h í drica o metabolismo vegetalpassa a degradar proteí nas em aminoá cidos para auxiliar no processo de recuperaç ã o do estresse ( SO U Z A et al., 2 0 1 5 ) . C om a aplicaç ã o dos atenuadores, observou-se aumento significativo dessavariá vel,onde asplantasapresentaram conte do de PST semelhantesalâmina W 1 0 0 . N este caso, destaca-se que o maior conte do de PST ( 1 0 , 0 3 mgPST g- 1 M F ) foi observado com aaplicaç ã o de A S ( W 5 0 + A S) , resultados
semelhantes aos encontrados por V ieira ( 2 0 1 1 ) em feijoeiro, os quais podem ser explicados pelo fato de o A S ser responsá velpor regular a síntese de proteí nas tolerantes ao estresse ( N U N ES etal., 2 0 2 0 ) .
T abela0 1 : Potencialh í drico ( ) W ) ; conte do relativo de á gua( C R A ) ; proteí nassolveistotais( PST) ; atividade de superó xido dismutase ( SO D) ; atividade de ascorbato peroxidase ( A PX ) e atividade de catalase ( C A T) em
feijão- caupi B R S N ovaera, condicionadosadoisregimesh í dricos( W 1 0 0 e W 5 0 ) e aplicaç ã o de dois atenuadoresisolados( á cido salicílico – A S oumetionina– M ET) e combinados( A S+ M ET) . C ampinaG rande,
PB , 2 0 2 0 . T R A T A M EN T O S ( M Pa)ΨW C R A( % ) PST ( mgPST g- 1 M F ) SO D ( U A SO D mg- 1 Prot) A PX ( Z M A scmin- 1 mg- 1 Prot) C A T ( Z M H 2O2 min- 1 mg- 1 Prot) W 1 0 0 - 0 , 3 8 A * 8 6 , 5 2 A 8 , 3 2 A B 4 , 1 8 C 1 0 , 8 1 C 1 , 3 1 B W 5 0 - 0 , 7 4 C 7 6 , 3 4 B C 7 , 8 5 B 9 , 0 9 B C 2 3 , 2 6 B 2 , 1 6 A B W 5 0 + A S - 0 , 6 4 B C 7 1 , 6 6 C 1 0 , 0 3 A 1 3 , 1 6 B 3 1 , 2 0 A 2 , 4 9 A W 5 0 + M ET - 0 , 4 3 A B 8 5 , 7 2 A 8 , 9 5 A B 2 9 , 0 7 A 3 4 , 1 7 A 3 , 0 1 A W 5 0 + A S+ M ET - 0 , 7 0 C 8 4 , 5 9 A B 8 , 5 0 A B 1 4 , 5 4 B 1 7 , 3 2 B C 2 , 6 6 A DM S 0 , 2 4 3 8 , 3 5 2 1 , 9 3 4 6 , 3 3 5 7 , 3 5 9 0 , 8 7 8
* A sletrascomparam asmé diasdentro dascolunas, onde asiguaisnã o apresentam diferenç asignificativaentre si ao nívelde 5 % de probabilidade.
F onte: Pró pria( 2 0 2 0 ) .
C om imposiç ã o do estresse h í drico, naausê nciade atenuadores, observou-se aumento naatividade dasenzimasSO D ( 1 1 8 % ) , A PX ( 9 3 % ) e C A T ( 6 6 , 1 5 % ) , em comparaç ã o com o tratamento W 1 0 0 , o que demonstra a importância dos antioxidantes como mecanismos de defesaem respostaao agravamento do dé ficith í drico ( N IK O L A EV A etal., 2 0 1 7 ) .
C om a aplicaç ã o dos atenuadores, observou-se um incremento na atividade dessas enzimas. Pratanto, destaca-se que aaplicaç ã o do A S promoveuincremento de 4 5 ; 3 4 e 1 5 % nasatividadesde SO D, A PX e C A T, respectivamente, o que pode seratribuído ao fato de o A S induzir adaptaç ã o, resistência e aumento da capacidade antioxidante de plantas submetidas ao dé ficith í drico ( M A Z Z U C H EL L I etal., 2 0 1 4 ) . Já a aplicaç ã o de M ET, aumentouem 2 2 0 % aatividade de SO D, em 4 5 % aatividade de A PX e em 3 9 % aatividade de C A T, enquanto que a associaç ã o entre os dois atenuadores ( A S+ M ET) , promoveu incremento apenas na atividade de SO D ( 5 9 , 9 0 % ) e C A T ( 2 3 % ) . M elhorias proporcionadas pela M ET em feijão- caupi també m foram averiguadas por M eward etal.( 2 0 1 8 ) , onde as doaç ões de grupos metilpara formaç ã o de enzimas e proteí nas contribuem para o aporte energé tico do vegetalem condiç õesde estresse oxidativo.
C O N C L U SÕ ES
N aausê nciade atenuadores, o dé ficith í drico reduziuo statush í drico foliardasplantas de feijão- caupi, masapesardadesnaturaç ã o dasproteí naso aumento naatividade de enzimas antioxidantessugere aminimizaç ã o dosefeitosdo estresse oxidativo.
A aplicaç ã o das substâncias eliciadoras recuperaram o status h í drico de plantas de feijão- caupi em condiç ões de estresse, além de incrementar a atividade das enzimas antioxidantes, destacando- se aaplicaç ã o de metioninacomo amaisresponsivasobestresse. R EF ER Ê N C IA S
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