Increased Gibberellins and Light Levels Promotes Cell Wall Thickness and Enhance Lignin Deposition in Xylem Fibers

Light intensity and hormones (gibberellins; GAs) alter plant growth and development. A fine regulation triggered by light and GAs induces changes in stem cell walls (CW). Cross-talk between light-stimulated and GAs-induced processes as well as the phenolic compounds metabolism leads to modifications in lignin formation and deposition on cell walls. How these factors (light and GAs) promote changes in lignin content and composition. In addition, structural changes were evaluated in the stem anatomy of tobacco plants. GA3 was sprayed onto the leaves and paclobutrazol (PAC), a GA biosynthesis inhibitor, via soil, at different irradiance levels. Fluorescence microscopy techniques were applied to detect lignin, and electron microscopy (SEM and TEM) was used to obtain details on cell wall structure. Furthermore, determination of total lignin and monomer contents were analyzed. Both light and GAs induces increased lignin content and CW thickening as well as greater number of fiber-like cells but not tracheary elements. The assays demonstrate that light exerts a role in lignification under GA3 supplementation. In addition, the existence of an exclusive response mechanism to light was detected, that GAs are not able to replace

Aluminum effect on the root and mitochondrial respiration in two corn cultivars

Neste trabalho foram estudados os efeitos do Al sobre alguns aspectos da respiração e sobre a atividade de algumas enzimas do ciclo dos ácidos tricarboxílicos e do processo fermentativo, em dois cultivares de milho, um sensível (AG 122) e outro tolerante (AG 5011) ao Al. As plântulas dos dois cultivares, cultivadas em solução nutritiva, pH 4,0, durante 3 dias, foram tratadas com Al (0 e 185 μM) durante 0, 12, 24, 48 e 72 h. Determinaram-se, então, o crescimento radicular, o teor de Al, a taxa respiratória e a atividade da rota citocromo e da rota alternativa em ápices radiculares. Em mitocôndrias, isoladas de plântulas tratadas ou não com Al, durante 72 h, determinaram-se o consumo de oxigênio nos estados 3 e 4, a relação ADP/O e o coeficiente de controle respiratório, na presença ou não de Al adicionado ao meio de reação. Em mitocôndrias isoladas de plântulas crescidas na ausência de Al determinou-se, também, o efeito do Al sobre a atividade de algumas enzimas ligadas à cadeia transportadora de elétrons, ao ciclo dos ácidos tricarboxílicos e ao processo fermentativo. O tratamento com Al resultou em redução do crescimento radicular nos dois cultivares, principalmente no cultivar sensível, tendo a diferença entre eles aumentada com o tempo de exposição a este elemento. O Al acumulou-se, predominantemente, no sistema radicular, mas os cultivares não diferiram entre si. A respiração total nos ápices radiculares destacados foi severamente reduzida na presença de Al e sua intensidade aumentou com o tempo de exposição das plantas, tendo o cultivar sensível sido, em geral, mais afetado. A atividade da rota citocromo nos ápices radiculares decresceu na presença de Al nos dois cultivares, especialmente no cultivar sensível. A atividade da rota alternativa decresceu, também, na presença de Al, mas apenas no cultivar sensível. O Al, de maneira geral, inibiu a respiração no estado 3 e o coeficiente de controle respiratório nas mitocôndrias isoladas de plântulas crescidas na presença de Al, tendo sido o cultivar sensível, em geral, mais afetado. O Al, aplicado apenas no meio de reação, praticamente não teve efeito significativo sobre a atividade mitocondrial. A única exceção ocorreu quando se utilizou o L-malato como substrato. Neste caso, na presença de Al, observou-se redução na atividade respiratória durante o estado 3 e da rota citocromo nos dois cultivares. Todas as variáveis de respiração analisadas, na presença de Al, foram mais elevadas no cultivar tolerante, exceto a relação ADP/O. As plântulas dos dois cultivares, crescidas na presença de Al, apresentaram as atividades das enzimas NADH e da succinato citocromo c oxidoredutase inibidas pelo Al. Sob esta condição, o cultivar tolerante apresentou maior atividade da NADH citocromo c oxidoredutase, mas não se observou diferença estatística entre os cultivares quanto à succinato citocromo c oxidoredutase. De modo geral, a absorção de fosfato por mitocôndrias, isoladas de plântulas crescidas na presença de Al ou naquelas preparações em que o Al foi adicionado apenas ao meio de reação, decresceu na presença de Al. A velocidade de inchamento mitocondrial reduziu com o aumento da concentração do Al no meio de reação, mas os dois cultivares não diferiram entre si. A atividade da desidrogenase do malato no extrato enzimático bruto decresceu na presença do Al, nos dois cultivares. Quando o Al foi adicionado apenas no meio de reação, a atividade da isoforma mitocondrial, contudo, não foi significativamente alterada nos dois cultivares. A atividade da fumarase aumentou na presença de Al, mas os cultivares não diferiram entre si. A atividade da desidrogenase alcoólica decresceu fortemente na presença de Al e o cultivar tolerante, independentemente da presença de Al, apresentou maior atividade do que o cultivar sensível.The effects of Al on some aspects of the respiratory metabolism and on the activity of some enzymes of the tricarboxylic acid cycle and of the fermentative process in two corn cultivars, one Al-sensitive (AG 122) and other Al-tolerant (AG 5011) were studied. Seedlings of the two cultivars, grown in nutrient solution, pH 4,0, for 3 days, were exposed to Al (0 and 185 μM) for 12, 24, 48 and 72 h and the root growth, the Al content, the respiratory rate and the activities of the cytochrome and of the alternative pathway were determined in root apices. In isolated mitochondria of previously Al treated seedlings for 72 h, the oxygen uptake in the coupled and uncoupled state, the ADP/O ratio and the respiratory control ratio, in the presence or not of added Al to the reaction medium were determined. In isolated mitochondria from seedlings grown in the absence of Al, the effect of this ion on the activity of some enzymes of the electron transfer chain of the tricarboxylic acid cycle and of the fermentative process was also determined. Aluminum reduced the root growth in both cultivars, mainly in Al-sensitive cultivar, and the difference among them increased with the time of exposition to this ion. Aluminum accumulated, predominantly in the root system, but there was no statistical difference between cultivars. The total respiration in the root apices was severely reduced in the presence of Al and the reduction intensity increased with the time of exposition to Al and, generally, the Al-sensitive cultivar was more affected. The activity of the cytochrome pathway in the root apices decreased in the presence of Al in both cultivars, especially in Al-sensitive cultivar. The activity of the alternative pathway also decreased in the presence of Al, but only in the Al- sensitive cultivar. Generally, Al reduced the respiration rate in the coupled state and the respiratory control ratio in isolated mitochondria of seedlings grown in the presence of Al. The Al-sensitive cultivar, most of the time, was more affected than the Al-tolerant one. When added only to the reaction medium, Al practically did not have significant effect on the mitochondrial activity. The only exception occurred when the L-malate was used as substrate. In this case, it was observed a reduction on the respiration rate during the coupled state and on the activity of cytochrome pathway in both cultivars. In the presence of Al, all studied respiratory variables were higher in Al-tolerant cultivar, except the ADP/O ratio. When the seedlings were grown in the presence of Al, the activities of both NADH and succinate cytochrome c oxidoreductase were inhibited by Al. Under this condition, the Al-tolerant cultivar exhibited larger NADH cytochrome c oxidoreductase activity, but no statistical difference between cultivars was found with respect to succinate cytochrome c oxidoreductase activity. In general, the phosphate uptake by isolated mitochondria from seedlings previously treated with Al or just added to the reaction medium was reduced by Al. The mitochondrial swelling velocity reduced with the increase of Al concentration in the reaction medium, but the two cultivars did not show statistical difference. The malate dehydrogenase activity in the crude enzyme extract decreased in the presence of Al in both cultivars. The activity of the mitochondrial malate dehydrogenase isoform, however, in which Al was only added to the reaction medium, was not affected in both cultivars. The fumarase activity increased in the presence of Al, but there was no difference between cultivars. The alcoholic dehydrogenase activity was strongly reduced in presence of Al and the Al-tolerant cultivar, independent of the presence of Al, exhibited larger enzyme activity than the Al- sensitive cultivar.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoTese antig

Sulfur uptake and metabolism affected by aluminum in two sorghum cultivars

Estudaram-se a absorção e o metabolismo do S influenciados pelo Al em dois cultivares de sorgo, um sensível (BR007A) e outro tolerante (BR006R) ao Al, com o objetivo de esclarecer alguns aspectos da tolerância a este elemento. As plantas, cultivadas em solução nutritiva, pH 4,0, foram submetidas a duas concentrações de Al (0 e 0,185 mM) e a duas concentrações de sulfato (0 e 0,6 mM) durante 10 dias. Determinaram-se, então, os pesos de matéria seca; os teores de Al, S-total, S-orgânico, S-sulfato e tióis totais; as constantes cinéticas de absorção de S; e a atividade da sulfurilase do ATP. A produção de matéria seca foi bastante reduzida tanto na ausência de S quanto na presença de Al. O Al acumulou-se principalmente no sistema radicular dos dois cultivares, independentemente da presença de S e reduziu o valor das constantes cinéticas V max e K m nos dois cultivares ou apenas no sensível, respectivamente. O C min foi idêntico nos dois cultivares, não tendo sido influenciado pelo Al. Os efeitos do Al sobre estas constantes foram sempre mais intensos quando as plantas foram cultivadas na sua presença. Os teores das frações sulfuradas decresceram na ausência de S ou na presença de Al nos dois cultivares, especialmente no sistema radicular. As reduções nas frações sulfuradas causadas pelo Al foram sempre maiores na presença de S. O cultivar tolerante, apesar do menor teor de S-total, apresentou índice de utilização deste elemento na presença de Al maior do que o cultivar sensível, principalmente no sistema radicular. O teor de tióis, independentemente da presença de S, aumentou nos tratamentos com Al, principalmente no sistema radicular. Este aumento, contudo, parece ser uma reação geral da planta ao estresse e não um mecanismo específico de tolerância das plantas de sorgo ao Al. A redução do sulfato pela sulfurilase do ATP deu-se, preferencialmente, na parte aérea. A atividade desta enzima, maior no cultivar tolerante, decresceu fortemente na presença de Al, independentemente da presença de S.Sulfur uptake and metabolism influenced by Al were studied in two sorghum cultivars, one Al-sensitive (BR007A) and other Al-tolerant (BR006R), with the main objective to better understand some aspects of Al tolerance. Plants grown in nutrient solution, pH 4.0, were exposed to two Al concentrations (0 and 0.185 mM) and to two S concentrations (0 and 0.6 mM) during 10 days. Dry weight, Al, total-S, organic-S, sulfate-S, soluble thiol concentrations, kinetic constant of S uptake and ATP sulfurylase activity were determined. Dry weight yield was strongly reduced in the absence of S and, or presence of Al. Aluminum acumulated mainly in the root system of both cultivars, independent of the presence of S. The kinetic constants: V max and K m were reduced in the presence of Al in both cultivars or only in the Al-sensitive cultivar, respectively. The C min was identical in the two cultivars and did not change with Al treatment. Aluminum effects on those kinetic constants were always stronger when Al was added to the growth medium than in the absorption medium. The concentration of the various S fractions decreased in the S absence or Al presence, especially in the root system of both cultivars. The Al-induced reductions in these S fractions were always stronger when S was present. Although showing lower S- total concentration the Al-tolerant cultivar had in the presence of Al a higher S utilization index than the Al-sensitive one. The thiol concentration increase with Al treatment independent of S presence, especially in the root system. This increase however seems to be a general plant reaction to the stress rather than a specific Al tolerance mechanism in sorghum. The sulfate reduction, based on ATP sulfurylase activity occurred mainly in the leaves. The activity of this enzyme, higher in the Al-tolerant cultivar, was strongly reduced by Al in both cultivars, whether S was present or not in the growth medium.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES, Brasi

The effect of high dilutions of Pulsatilla nigricans on the vigour of soybean seeds subjected to accelerated aging=O efeito de altas diluições de Pulsatilla nigricans no vigor de sementes de soja submetidas ao envelhecimento acelerado

The aim of this study was to evaluate the effect of high dilutions of Pulsatilla nigricans in dinamisations 6, 12, 18, 24 and 30 CH on the vigour of soybean seeds subjected to accelerated aging. The experiment was conducted according to a randomised design with 6 treatments and 10 replicates. The treatments consisted of dinamisations 6, 12, 18, 24 and 30 CH and a distilled-water control. After the treatments, the seeds were subjected to accelerated aging (48h at 42ºC) in a growth chamber (25 ± 2ºC). The study evaluated the germination, the length of primary roots and shoots, the fresh weight of roots and shoots and the enzymatic activity of peroxidase (POX-EC1.11.1.7). The variables were analysed by ANOVA, and the means were compared using the Scott-Knott test (p = 0.05). The germination and the fresh weight of roots and shoots of the seedlings treated with Pulsatilla nigricans were higher than the water control, except that CH 30 did not significantly increase the fresh weight of shoots. The dinamisations 6, 24 and 30 CH produced a lower primary root length compared with the control. The dinamisations 12, 18 and 30 CH yielded a greater length of shoots. The total length of seedlings was reduced by the high dilutions 6 and 24 CH.<br><br>O objetivo do presente trabalho foi de avaliar o efeito de altas diluições de Pulsatilla nigricans nas dinamizações 6, 12, 18, 24 e 30 CH, no vigor de sementes de soja submetidas ao envelhecimento acelerado. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado com 6 tratamentos e 10 repetições. Os tratamentos foram constituídos das dinamizações 6, 12, 18, 24 e 30 CH e testemunha com água destilada. Após aplicação dos tratamentos, as sementes foram submetidas ao teste de envelhecimento acelerado (48h a 42ºC), em câmara de crescimento (25 ± 2ºC). Avaliou-se a germinação, o comprimento da raiz primária e da parte aérea, massa fresca da raiz e da parte aérea e atividade enzimática da peroxidase (POX- EC1.11 .1.7). As variáveis foram analisadas por ANOVA e as médias comparadas pelo teste Scott-Knott a 5%. A germinação e a massa fresca da raiz e da parte aérea das plântulas tratadas com Pulsatilla nigricans foram superiores ao controle com água, exceto na dinamização 30 CH para massa fresca da parte aérea. As dinamizações 6, 24 e 30 CH tiveram menor comprimento da raiz primaria comparadas ao controle. As dinamizações 12, 18 e 30 CH, apresentaram maior comprimento de parte aérea. O comprimento total de plântulas foi reduzido com as diluições 6 e 24 CH

Aluminum in corn plants: influence on growth and morpho-anatomy of root and leaf

A toxicidade do alumínio (Al) é um dos fatores mais limitantes para a produtividade. Esta pesquisa foi realizada para avaliar a influência do Al, em solução nutritiva, na altura de plantas, no peso da matéria seca e nas alterações morfoanatômicas de raízes e folhas de milho (Zea mays L.). O experimento foi conduzido em casa de vegetação com tratamentos constituídos de cinco doses de Al (0; 25; 75; 150; e 300 µmol L-1) e seis repetições. As soluções foram constantemente aeradas e o pH foi ajustado a 4,3, inicialmente. A matéria seca da parte aérea e das raízes e a altura das plantas diminuíram significativamente com o aumento da concentração de Al. As raízes de plantas de milho cultivadas em soluções com Al tiveram seu crescimento inibido e apresentaram menos raízes laterais e desenvolvimento do sistema radicular inferior, em comparação com as das plantas-controle. As folhas das plantas crescidas em soluções que continham 75 e 300 µmol L-1 de Al não apresentaram muita diferença anatômica em relação às das plantas-controle. A bainha da folha das plantas exposta ao Al apresentou epiderme uniestratificada revestida por uma fina camada de cutícula e as células da epiderme e do córtex foram as que menos se desenvolveram. No feixe vascular, o metaxilema e protoxilema não tinham paredes secundárias, e o diâmetro de ambos foi muito menor quando comparado com os das plantas-controle.Aluminum (Al) toxicity is one of the most limiting factors for productivity. This research was carried out to assess the influence of Al nutrient solution on plant height, dry weight and morphoanatomical alterations in corn (Zea mays L.) roots and leaves. The experiment was conducted in a greenhouse with five treatments consisting of Al doses (0, 25, 75, 150, and 300 µmol L-1) and six replications. The solutions were constantly aerated, and the pH was initially adjusted to 4.3. The shoot dry matter, root dry matter and plant height decreased significantly with increasing Al concentrations. Compared to the control plants, it was observed that the root growth of corn plants in Al solutions was inhibited, there were fewer lateral roots and the development of the root system reduced. The leaf anatomy of plants grown in solutions containing 75 and 300 µmol L-1 Al differed in few aspects from the control plants. The leaf sheaths of the plants exposed to Al had a uniseriate epidermis coated with a thin cuticle layer, and the cells of both the epidermis and the cortex were less developed. In the vascular bundle, the metaxylem and protoxylem had no secondary walls, and the diameter of both was much smaller than of the control plants