Biochemical and histological characterization of tomato mutants

Biochemical responses inherent to antioxidant systems as well morphological and anatomical properties of photomorphogenic, hormonal and developmental tomato mutants were investigated. Compared to the non-mutant Micro-Tom (MT), we observed that the malondialdehyde (MDA) content was enhanced in the diageotropica (dgt) and lutescent (l) mutants, whilst the highest levels of hydrogen peroxide (H2O2) were observed in high pigment 1 (hp1) and aurea (au) mutants. The analyses of antioxidant enzymes revealed that all mutants exhibited reduced catalase (CAT) activity when compared to MT. Guaiacol peroxidase (GPOX) was enhanced in both sitiens (sit) and notabilis (not) mutants, whereas in not mutant there was an increase in ascorbate peroxidase (APX). Based on PAGE analysis, the activities of glutathione reductase (GR) isoforms III, IV, V and VI were increased in l leaves, while the activity of superoxide dismutase (SOD) isoform III was reduced in leaves of sit, epi, Never ripe (Nr) and green flesh (gf) mutants. Microscopic analyses revealed that hp1 and au showed an increase in leaf intercellular spaces, whereas sit exhibited a decrease. The au and hp1 mutants also exhibited a decreased in the number of leaf trichomes. The characterization of these mutants is essential for their future use in plant development and ecophysiology studies, such as abiotic and biotic stresses on the oxidative metabolism

Oxidative stress and differences in sensibility of tobacco cells (Nicotiana tabacum L.) cv. BY-2 to aluminum and acidity

O alumínio é limitante à atividade agrícola em todo o mundo. Nos solos ácidos a disponibilidade de Al aumenta. Estes solos constituem a maioria dos solos do mundo e dois terços dos solos brasileiros. O problema da acidez do solo e da toxicidade por Al é altamente significativo para as perdas na produtividade agrícola e florestal. Para se ter Al disponível, primeiramente tem que se ter condições de pH baixo. O primeiro sintoma causado pela toxicidade por Al é a inibição no alongamento do sistema radicular. Existem trabalhos vinculando a inibição a alterações nos processos de divisão e expansão celular. Embora os mecanismos de toxicidade e resistência ao Al não estejam totalmente elucidados, admite-se que em algumas plantas, a quelação do Al por ácidos orgânicos é um dos mecanismos que confere resistência das células ao Al, assim como em outras plantas a elevação do pH da rizosfera, por compostos liberados pelo sistema radicular, atua na queda da disponibilidade do Al na solução do solo. Porém, existem outras alternativas que vêm sendo propostas na literatura como possíveis mecanismos de resistência das plantas ao Al, principalmente ao nível celular e molecular. Alterações nas composições lipídica e protéica da membrana plasmática, assim como na sua estrutura física; ativação do sistema antioxidante celular; alterações na sinalização celular e de atividade dos canais de troca da membrana plasmática vêm sendo estudados como possíveis contribuintes para os mecanismos de resistência ao Al. A sensibilidade celular ao Al depende do seu estágio de desenvolvimento. As células sensíveis ao Al acumulam o metal, enquanto que as resistentes acumulam muito pouco. Foi constatado em nosso trabalho que as células sensíveis ao Al também são sensíveis ao baixo pH. As células sensíveis não conseguem recuperar seu crescimento e sua viabilidade celular após a exposição ao Al ou ao baixo pH.A sacarose ou manitol conferiram proteção às células quanto ao acúmulo de Al. Isso fez com que a viabilidade mantivesse-se em níveis próximos ao controle (pH5,6) e a cultura conseguisse recuperar seu crescimento e viabilidade após a exposição ao Al e ao baixo pH. O efeito protetor não foi devido ao caráter energético da sacarose, pois o manitol não é metabolizado pelas células BY-2 e os resultados foram semelhantes quando se usou sacarose ou manitol, nas mesmas concentrações. Sabe-se que o Al aumenta a peroxidação lipídica e a oxidação protéica da membrana plasmática, pela geração de EAO?s, desencadeando o processo de estresse oxidativo na célula. Em nosso estudo, nas células sensíveis houve peroxidação dos lipídios, ativação do sistema de enzimas antioxidantes, como SOD, GST, GR, CAT e APX, alteração nos níveis de carboidratos e alteração no perfil protéico de frações enriquecidas de membrana plasmática, obtido por eletroforese 2D. O mesmo comportamento foi verificado em células sensíveis tratadas a baixo pH. Pode-se concluir que o sistema antioxidante celular foi ativado na presença de baixo pH ou Al, pela ocorrência de peroxidação lipídica, que gera maiores concentrações de H2O2 nas células sensíveis (fase log). E que existem diferenças no perfil protéico de células tratadas com Al em relação a células mantidas sob condições de cultivo, tanto em presença de spots como em expressão diferencial. Porém estas diferenças necessitam ser melhores exploradas. A peroxidação lipídica é um bom indicador da sensibilidade celular ao Al e ao baixo pH, assim como a ativação do sistema antioxidante e a geração do peróxido de hidrogênio. Poderiam ser realizados experimentos no tempo, medindo-se o acúmulo de Al e relacionando-o aos níveis de peroxidação lipídica, atividade das enzimas antioxidantes e geração do peróxido, para que pudéssemos indicar talvez um processo que se iniciasse antes que outro, ou mesmo que decaísse antes do outro. Assim como um monitoramento das condições de oxidação protéica na presença de Al.Aluminum limits crop production in all over the world. In acid solis the Al disponibility is larger. Acid soils compose the major part of the brazillian soils. The problem of acidity and Al toxicity results in losses of productivity in agriculture and forestry. The first symptom of Al toxicity is inhibition of root growth. There is many studies that indicate relations between the inhibition of root growth and cell division and expansion alterations. The mechanisms of Al toxicity and resistance aren?t completely understood in plants. The resistance mechanism of Al chelation by organic acid is one of the mechanisms accept, like the elevation of the rizosphere pH by substances exsudated by the root system. Other possible mechanisms that are being mentionated are the alterations in plasma membrane composition and structure, antioxidant cell system activation, alterations in cell signal and alterations in the membrane channels activity. Aluminum cell sensibility depends of the status cellular. The cells that are sensible to Al, are in the log phase of growth and accumulate the metal, whereas the resistant cells do not accumulate and were in the stationary phase of growth. In our work, we observed that the sensible cells are sensible to low pH too. The sensible cells don?t recover their growth rate and cellular viability after the treatment exposition. Sucrose or mannitol confers cellular protection against the Al. The cellular viability was high (next to the control, pH5,6) and the cell culture recovery their growth and viability after the Al or low pH exposition. The protective effect don?t occurs in response to the energetic role of sucrose, because cells treated with mannitol showed the same results and the mannitol did not metabolizated by tobacco BY-2 cells. Al induces lipid peroxidation and protein oxidation in plasma membrane, by the ROS generation promoting the oxidative stress. We found that sensible Al cells showed lipid peroxidation, H2O2 generation, antioxidant enzymes activation (SOD, le carbohydrate levels and protein profile alterations by 2D electrophoresis. The same responses were observed in the pH sensible cells, at log phase of growth. This differences should be more explored. We concluded that the lipid peroxidation is an indicator of sensitivity to Al and low pH, like the antioxidant enzymes activities and the H2O2 generation. Studies should be done with the Al accumulated in time, measuring the activities of antioxidant system and the lipid peroxidation with the objective to indicated what process could start firstl

Evaluation of the different nitrate and ammonium concentrations in explants of cryptomeria japonica d. don. "elegans" cultivated 'in vitro'.

A Cryptomeria japonica D. Don. "elegans" é uma conífera pertencente à família Taxodiaceae, que apresenta crescimento rápido e boas respostas à fertilização. Dez variações nas concentrações de nitrato e amônio presentes no meio de cultura MS foram realizadas no cultivo 'in vitro' de brotações obtidas a partir de explantes primários de ápices caulinares durante 90 dias. A cada 30 dias foram avaliados, a taxa de crescimento relativo e o incremento em massa vegetal seca. Ao final de 90 dias, foram realizadas análises dos teores de proteínas solúveis totais, aminoácidos solúveis totais, carboidratos não-estruturais totais e eletroforese de proteínas totais em gel de poliacrilamida. Os tratamentos que exibiram resultados mais satisfatórios foram utilizados em um experimento com diferentes relações auxina/citocinina, onde foram avaliadas a produção de brotações e a altura média das mesmas aos 30, 60 e 90 dias de cultivo. As concentrações de nitrato e amônio entre 25 e 31mmol.L -1 e até 5mmol.L -1, respectivamente, foram as mais efetivas para o crescimento e desenvolvimento do material vegetal cultivado 'in vitro'. Durante o experimento com diferentes concentrações de ANA e BAP, foi possível observar que a produção de brotações, etapa essecial para um processo de micropropagação eficiente, foi superior quando as combinações entre nitrato e amônio foram 22,5 + 2,5mmol.L -1 e 25,0 + 5,0mmol.L -1.Cryptomeria japonica D. Don. "elegans" is a fast-growing tree belonging to the Taxodiaceae and it is considered a responsive species 'in vitro'. The aim of this work was to evaluate the effect of ten different concentrations of nitrate and ammonium in morphogenesis 'in vitro' of Cryptomeria japonica D. Don. "elegans" explants. Analysis of relative growth rate, total soluble proteins, total soluble aminoacids, total non structural carbohydrates and electrophoresis of total proteins was performed in order to observe the role of different nitrogen sources on the growth and development of the explants cultivated 'in vitro'. The concentratios of nitrate and ammonium that showed the best results were selected and used in an experiment with different concentrations of NAA and BAP to observe the shoot production. Each experiment was analised at the 30 th , 60 th and 90 th days of culture. The biochemical analysis was performed only at 90 th day of cultive. Concentrations from 26 to 31mmol.L -1 of NO3 - and lower than 5mmol.L -1 of NH4 + were the most effective for growth and development of the explants. However, the experiment with different concentrations of NNA and BAP showed that the best shoot production was achieved on 22,5mmol.L -1 of NO3- + 2,5mmol.L -1 of NH4 + and on 25,0mmol.L -1 of NO3 - + 5,0mmol.L -1 of NH4 + and with 2,0mg.L -1 of BAP + 1,0mg.L -1 of NNA