Variation in the ureide content of Jack Bean during the reproductive stages in response to nitrate

Nitrogen is frequently the limiting mineral nutrient for plant productivity and it is essential to obtain an understanding of how this element is assimilated and its metabolism regulated, in crop plants. The objective of this work was to study nitrogen metabolism in the tropical legume Canavalia ensiformis, a plant species used as a green manure. The nitrate dose provided changed the concentrations of ureides exported via the xylem, whilst the developmental stage alterations demonstrated to influence the form of ureide exported via the xylem. Considering the content of ureides as an indicator of N-fixation status, it could be concluded that N-fixation was affected in the presence of nitrate in C. ensiformis.Nitrogênio é o nutriente mineral mais limitante e importante para produção vegetal e o entendimento de como esse elemento é assimilado e como seu metabolismo é regulado, são essenciais para plantas cultivadas. O objetivo deste trabalho foi estudar as variações no metabolismo de nitrogênio em Canavalia ensiformis, em resposta ao nitrato, durante o período reprodutivo. A dose de nitrato fornecida mudou as concentrações de udeídeos exportados via xilema, enquanto alterações no estádio de desenvolvimento mostrou influenciar a forma de ureídeo exportado via xilema. Considerando o nível de ureídeos como um indicador do status da fixação biológica, é possível dizer que a fixação do nitrogênio pode ter sido afetada na presença do nitrato em C. ensiformis.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)FAPESPConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

ALTERAÇÕES NO METABOLISMO DE NITROGÊNIO E NODULAÇÃO EM GALACTIA LATISILIQUA DESV. NA PRESENÇA DE DIFERENTES FONTES DE NITROGÊNIO

Galactia latisiliqua Desv. (sinônimo Galactia velutina Benth.) trata-se de uma leguminosa herbácea, de ocorrência como invasora, apresentando ampla distribuição geográfica ocorrendo na Argentina, Brasil, Uruguai, Colômbia, Guiana e Paraguai, não havendo na literatura quaisquer informações sobre o comportamento fisiológico e de fixação biológica em resposta a fontes de nitrogênio. Sendo assim, o presente estudo visa aportar informações diagnósticas sobre o comportamento da espécie quanto a manutenção do ‘status’ de fixação biológica de nitrogênio e alterações no metabolismo em função da disponibilidade ou ausência de nitrogênio no meio. Observamos que a presença de diferentes fontes de nitrogênio (amônio, ureia e nitrato) altera a translocação de aminoácidos e ureideos em Galactia latisiliqua, mas não inibe a nodulação e fixação de nitrogênio completamente. Isto é um fator indicativo de possível tolerância da espécie a presença de nitrogênio no meio, tornando-a uma espécie em potencial para estudo dos fatores que levam algumas leguminosas a abandonarem a fixação de nitrogênio na presença de nitrato e amônio, por exemplo, ao passo que outras se mantém com nódulos funcionais nas mesmas condições

A CARACTERIZAÇÃO BIOQUÍMICA DA COMPOSIÇÃO DO CERNE DE JARACATIÁ (JARACATIA SPINOSA)

Jaracatia spinosa é uma planta nativa do Brasil da família botânica Caricaceae conhecida popularmente como mamoeiro-bravo ou mamãozinho, dentre outros. Tem seu caule muito apreciado pela população sendo ingrediente principal na fabricação de doces. Um indivíduo da espécie foi selecionado ao acaso sem nenhum controle preliminar, na cidade de Três Lagoas-MS-Brasil, tendo uma pequena amostra de seu caule retirada para caracterização bioquímica de sua composição. Com este objetivo, analisou-se o conteúdo de aminoácidos, proteínas, açúcares solúveis totais, açúcares redutores, sacarose, frutose e amido. Desta maneira, estas informações poderão fornecer subsídios para a população a respeito do consumo desta planta que vem sendo há muito tempo utilizada na culinária. Além da importância econômica, na fabricação de doces, é uma planta muito procurada por animais como macacos e aves por conta de seu fruto. Os dados podem subsidiar um eventual interesse de utilização desta planta para outras finalidades como, por exemplo, aplicação na produção de alimentos em propriedades rurais

Alocação de compostos nitrogenados de reserva durante a germinação de sementes de Canavalia brasiliensis

Canavalia brasiliensis, vulgarmente conhecida como feijão-bravo-do-ceará, é uma planta herbácea com grande potencial de produção de biomassa e rusticidade durante o período de baixa disponibilidade hídrica, aliado à grande eficiência de fixação de nitrogênio. O objetivo deste artigo é avaliar os principais compostos nitrogenados e a translocação deles da semente para a plântula durante e após a germinação. Para tanto, o experimento foi conduzido em câmara de germinação, sendo as plântulas mantidas em vasos de 4 L contendo vermiculita durante todo o período experimental. As plântulas foram coletadas em intervalos de dois dias até a senescência e abscisão dos cotilédones, que se deu 16 dias após a germinação (protrusão da radícula). Em cada uma das épocas de coleta, as plântulas foram separadas em raízes, caule, folhas e cotilédones e, em triplicata, foram analisados o conteúdo de proteínas totais, aminoácidos solúveis totais, canavanina, ureídeos (alantoína e ácido alantoico) e nitrato em todos os tecidos. Observou-se redução nos níveis de canavanina e proteína total à medida que se aumentou o período de coleta, com o desaparecimento dos níveis de canavanina após 16 dias. Proteínas e aminoácidos apresentaram concentrações inversamente proporcionais, ou seja, ocorrendo o aumento de um há diminuição do outro até a senescência e abscisão dos cotilédones. Detectou-se presença de nitrato nos tecidos das plântulas até a última coleta (16 dias após a germinação). A concentração de ureídeos (ácido alantoico e alantoína) foi elevada durante todo o período avaliado, indicando ser componentes do metabolismo de nitrogênio de C. brasiliensis, ocorrendo síntese de novo

CALOPOGONIUM CAERULEUM APRESENTA BAIXA TOLERÂNCIA DO SISTEMA SIMBIÓTICO À PRESENÇA DE NITRATO

Calopogonium caeruleum, tribo Phaseolae, subfamília Papilionoideae, família Leguminosae (Fabaceae), amplamente utilizada na adubação verde e como forrageira. O objetivo desse trabalho foi identificar se a espécie apresenta tolerância do sistema simbiótico à presença de nitrato, inferido pela manutenção da nodulação e pela análise da translocação de ureídeos pela seiva de xilema. Foram estabelecidos dois tratamentos distintos: todas as plantas foram inoculadas e tratadas com solução nutritiva incompleta (sem nitrato) durante três semanas. Posteriormente foram divididas em dois lotes: um recebeu solução nutritiva incompleta, e a outra solução nutritiva completa (com nitrato) num período de aproximadamente 20 dias. Observou-se que plantas +NO3- apresentaram maior número de nódulos em relação aosnódulos presentes em plantas –N. No caso de ureídeos totais as plantas +NO3- apresentaram uma média de 2,40 μmoles/mL enquanto que as plantas – N apresentaram uma média de 4,08 μmoles/mL. Com base no exposto, em C. caeruleum, por não ocorrer abandono total da nodulação, a planta se mostrou parcialmente tolerante à presença de nitrato. A translocação de compostos nitrogenados via xilema se manteve elevada em plantas recebendo nitrato, podendo se inferir, pelos níveis de ureídeos presentes, que existe uma aparente tolerância do sistema de fixação à presença de nitrato

CARACTERIZAÇÃO INICIAL DO METABOLISMO DE NITROGÊNIO EM ALYSICARPUS VAGINALIS (L.) DC EM RESPOSTA A PRESENÇA DE AMÔNIO

Alysicarpus vaginalis é uma herbácea da família Fabaceae de baixo crescimento anual ou de curta duração perene, extremamente variável em relação ao hábito, forma de folhas e cor da flor, de ampla distribuição geográfica, estendendo-se da África, Índia, leste da Ásia até a Austrália. Há relatos de utilização para compor pastagens, feno e forragem e/ou como estratégia para o controle da erosão. No Brasil, é considerada uma planta daninha, cuja ocorrência vem aumentando em áreas urbanas e rurais do estado de São Paulo. Cresce bem em solos moderadamente ácidos, mas não tolera salinidade; cresce em solos úmidos, mas não em condições de alagamento, no entanto pode sobreviver em curto tempo de inundação. Diante da ausência de dados sobre o metabolismo e por apresentar potencial de utilização para alimentação de ovelhas e cavalos, tendo sua palatabilidade e aceitabilidade similar à alfafa (Medicago sativa) e Aechynomene americana, estudamos o comportamento fisiológico desta espécie na presença de amônio. Observamos que a nodulação em Alysicarpus vaginalis não é afetada, mas o conteúdo de ácido alantóico em tecidos (folhas, raízes e nódulos) é influenciado pela variação na concentração de amônio fornecido à planta

SOIL WATERLOGGING ASSOCIATED WITH IRON EXCESS POTENTIATES PHYSIOLOGICAL DAMAGE TO SOYBEAN LEAVES

Many plants are exposed to soil waterlogging, including soybean plants. Soil waterlogging exponentially increases the availability of iron (Fe) and causes O2 depletion, which may result in excessive uptake of Fe and shortage of O2 to the roots and also nodules in leguminous plants, resulting in overproduction of reactive oxygen species and lipid peroxidation. The present study aimed to evaluate physiological damage to soybean leaves at the second trifoliate (V2) stage when exposed to non-waterlogged and waterlogged soils and combined with one moderate and two toxic levels of Fe. Soybean plants were vulnerable to soil waterlogging at all Fe levels tested, presenting the highest values of malonaldehyde, hydrogen peroxide, and Fe accumulation in the shoot, which resulted in accentuated damage to gas exchange and chlorophyll content, consequently leading to lower shoot dry weight. In contrast, soybean plants cultivated under optimal water availability showed less damage caused by excess Fe, mainly at 125 mg dm-3 Fe, since the traits of net photosynthetic rate, water use efficiency, instantaneous carboxylation efficiency, malonaldehyde, and shoot dry weight were not affected. Keywords: chlorophylls; gas exchange; Glycine max; ferrous ion.   Encharcamento do solo associado ao excesso de ferro potencializa os danos fisiológicos às folhas de soja   RESUMO: Muitas plantas estão expostas ao encharcamento do solo, incluindo plantas de soja. O encharcamento do solo aumenta exponencialmente a disponibilidade de ferro (Fe) no solo e causa depleção de O2, o que pode resultar na absorção excessiva de Fe e escassez de O2 para as raízes e também nódulos em plantas leguminosas, resultando em superprodução de espécies reativas de oxigênio e peroxidação lipídica. O presente estudo teve como objetivo avaliar os danos fisiológicos às folhas de soja no segundo estádio trifoliado (V2) quando exposta a solos não encharcados e encharcados combinado com um nível moderado e dois níveis tóxicos de Fe. As plantas de soja foram vulneráveis ​​ao encharcamento do solo em todos os níveis de Fe testados, apresentando os maiores valores de malonaldeído, peróxido de hidrogênio e acúmulo de Fe na parte aérea, o que resultou em danos acentuados nas trocas gasosas e no conteúdo de clorofila, consequentemente levando a menor peso seco de parte aérea. Em contrapartida, plantas de soja cultivadas sob disponibilidade hídrica ótima apresentaram menos danos causados ​​pelo excesso de Fe, principalmente a 125 mg dm-3 Fe, uma vez que as características de taxa fotossintética líquida, eficiência do uso da água, eficiência de carboxilação instantânea, malonaldeído e peso seca da parte aérea não foram afetados. Palavras-chave: clorofilas; trocas gasosas; Glycine max; íon ferroso.Many plants are exposed to soil waterlogging, including soybean plants. Soil waterlogging exponentially increases the availability of iron (Fe) and causes O2 depletion, which may result in excessive uptake of Fe and shortage of O2 to the roots and also nodules in leguminous plants, resulting in overproduction of reactive oxygen species and lipid peroxidation. The present study aimed to evaluate physiological damage to soybean leaves at the second trifoliate (V2) stage when exposed to non-waterlogged and waterlogged soils and combined with one moderate and two toxic levels of Fe. Soybean plants were vulnerable to soil waterlogging at all Fe levels tested, presenting the highest values of malonaldehyde, hydrogen peroxide, and Fe accumulation in the shoot, which resulted in accentuated damage to gas exchange and chlorophyll content, consequently leading to lower shoot dry weight. In contrast, soybean plants cultivated under optimal water availability showed less damage caused by excess Fe, mainly at 125 mg dm-3 Fe, since the traits of net photosynthetic rate, water use efficiency, instantaneous carboxylation efficiency, malonaldehyde, and shoot dry weight were not affected. Keywords: chlorophylls; gas exchange; Glycine max; ferrous ion.   Encharcamento do solo associado ao excesso de ferro potencializa os danos fisiológicos às folhas de soja   RESUMO: Muitas plantas estão expostas ao encharcamento do solo, incluindo plantas de soja. O encharcamento do solo aumenta exponencialmente a disponibilidade de ferro (Fe) no solo e causa depleção de O2, o que pode resultar na absorção excessiva de Fe e escassez de O2 para as raízes e também nódulos em plantas leguminosas, resultando em superprodução de espécies reativas de oxigênio e peroxidação lipídica. O presente estudo teve como objetivo avaliar os danos fisiológicos às folhas de soja no segundo estádio trifoliado (V2) quando exposta a solos não encharcados e encharcados combinado com um nível moderado e dois níveis tóxicos de Fe. As plantas de soja foram vulneráveis ​​ao encharcamento do solo em todos os níveis de Fe testados, apresentando os maiores valores de malonaldeído, peróxido de hidrogênio e acúmulo de Fe na parte aérea, o que resultou em danos acentuados nas trocas gasosas e no conteúdo de clorofila, consequentemente levando a menor peso seco de parte aérea. Em contrapartida, plantas de soja cultivadas sob disponibilidade hídrica ótima apresentaram menos danos causados ​​pelo excesso de Fe, principalmente a 125 mg dm-3 Fe, uma vez que as características de taxa fotossintética líquida, eficiência do uso da água, eficiência de carboxilação instantânea, malonaldeído e peso seca da parte aérea não foram afetados. Palavras-chave: clorofilas; trocas gasosas; Glycine max; íon ferroso

Crescimento, fotossíntese e atividade enzimática de genótipos de algodoeiro herbáceo submetidos ao cloreto de mepiquat

Os genótipos de algodoeiro herbáceo FMT 701 e Fibermax 966 apresentam características morfofisiológicas distintas devido à sua constituição genética diferenciada, sendo assim é possível que possuam diferenças de resposta quanto à aplicação de doses crescentes de regulador vegetal, caracterizando a hipótese principal do presente estudo. O objetivo deste trabalho foi avaliar dois genótipos de algodoeiro com características genéticas distintas, os aspectos de crescimento, o aparato fotossintético e a atividade das enzimas antioxidantes em função da aplicação do regulador vegetal à base de cloreto de mepiquat. O experimento foi conduzido em casa de vegetação da UNESP, Ilha Solteira-SP, em Fevereiro de 2014, cujo delineamento experimental foi de blocos ao acaso, em esquema fatorial 5x2, totalizando 10 tratamentos, com 4 repetições, perfazendo um total de 40 vasos. O cloreto de mepiquat foi aplicado via foliar aos 50, 60 e 70 dias após a emergência, cujos tratamentos foram quatro doses (500; 1,000; 1,500; e 2,500 mL ha-1) equivalentes ao estudo em vasos, e a testemunha. De posse dos resultados, verificou-se que a aplicação do regulador vegetal nos genótipos foi eficiente em termos de limitação de crescimento em altura, sendo o efeito mais positivo no FMT 701, e o genótipo Fibermax 966 exigiu menor uso do regulador. O cloreto de mepiquat influenciou alguns parâmetros fotossintéticos dos genótipos, sendo que estes apresentaram a mesma eficiência de assimilação do CO2. O regulador não influenciou o aparato fotoquímico, as características da fluorescência da clorofila a e as enzimas antioxidantes dos genótipos, não desencadeando o estresse oxidativo

Analyses of alterations in nitrogen metabolism in Canavalia ensiformes (l.) in response to different concentrations of nitrate.

O nitrogênio é o nutriente mineral essencial mais limitante ao crescimento das plantas. Apenas alguns microorganismos procariotos desenvolveram um mecanismo bioquímico que permite reduzir N2, abundante na atmosfera, a amônia, que pode ser assimilada pelas plantas. Muitos destes microorganismos conseguem associar-se simbioticamente com outros organismos, sendo a associação de bactérias do grupo Rhizobium com plantas do grupo das leguminosas a mais importante a nível econômico. Por outro lado, quando existe disponibilidade de nitrato no meio ambiente, a leguminosa abandona a fixação biológica absorvendo nitrato, que é reduzido a amônia pelas enzimas nitrato redutase (NR) e nitrito redutase (NiR) e, ao final, assimilada pelo sistema GS/GOGAT. Apesar de as duas vias terem amônia como produto final, em leguminosas tropicais, principalmente as pertencentes à tribo Phaseolae, quando a amônia provém de associação simbiótica a planta exporta, via xilema, preferencialmente ureídeos, enquanto quando a amônia provém da redução de nitrato, a planta exporta amidas, principalmente asparagina e glutamina. O objetivo do presente trabalho foi identificar, em Canavalia ensiformes (L.), as alterações metabólicas que ocorriam em função da concentração de nitrato fornecida à planta, através da quantificação localizada dos principais compostos nitrogenados do metabolismo de nitrogênio e dos principais sítios de redução de nitrato; bem como estudar o metabolismo de asparagina na leguminosa em questão desde o estádio de germinação até a fase reprodutiva, identificando os sítios preferenciais de metabolismo desta amida. Observou-se que o metabolismo de aminoácidos foi profundamente alterado em função da concentração de nitrato fornecida. Os níveis de aminoácidos solúveis totais não se alteraram drasticamente, o mesmo ocorrendo com os níveis de proteína e ureídeos, considerando-se os diferentes tratamentos em um mesmo estádio de desenvolvimento. Com a alteração do estádio de desenvolvimento, especialmente com o início da fase reprodutiva, o metabolismo de nitrogênio foi profundamente alterado, observando-se inversão no sítio de redução de nitrato, alterações nas concentrações totais de ureídeos e aminoácidos e alterações profundas no metabolismo de aminoácidos, quando se relaciona com o estádio vegetativo. A atividade de nitrato redutase, em Canavalia ensiformes (L.) mostrou-se regulada pela concentração de glutamina presente nos tecidos, tendo se mostrado mais elevada nos tecidos onde os níveis de glutamina eram menores. A alteração no sítio de redução de nitrato em função da mudança no estádio de desenvolvimento foi acompanhada pelo aumento simultâneo na concentração de glutamina solúvel nos tecidos onde a atividade da enzima foi menor. Em função das mudanças no estádio de desenvolvimento, percebeu-se também uma redução no número de sítios de possível atividade da enzima asparaginase, o que foi inferido pela redução no número de tecidos onde a enzima esteve presente, sugerindo então um possível aumento no catabolismo desta amida por ação da enzima asparagina-aminotransferase. Para maior entendimento dos processos que levam às alterações no metabolismo de nitrato, asparagina e aminoácidos de uma forma geral, os mecanismos de síntese e utilização de aminoácidos devem ser analisados para melhor compreensão dos processos envolvidos, através da análise da atividade das principais enzimas envolvidas nestes processos, bem como de estudos da transcrição dos respectivos genes.Nitrogen is the most limiting essential nutrient for plant growth. Some prokaryotic microorganisms have developed a biochemical mechanism, which allows the reduction of N2, which is abundantly present in the atmosphere, to ammonium that can be assimilated by the plants. Many of these microorganisms form symbiotic associations with other organisms. This is especially true for leguminous plants that form symbiotic associations with bacteria belonging to the Bradyrhizbium, Rhizobium, and Sinorhizobium groups. Bacterial nitrogen fixation from these interactions are extremely important for the global nitrogen balance and plays a major economically role in agriculture. On the other hand, when nitrate is available in the environment, leguminous plants interrupt the symbiotic fixation process to directly use of the nitrate, which is reduced to ammonium by the enzymes nitrate reductase (NR) and nitrite reductase (NiR), and is finally assimilated by the GS/GOGAST system. Although both will result in ammonium as the end-product, in tropical leguminous plants species, mainly those of the Phaseoleae tribe, when ammonium is produced by the symbiotic association the plant translocates mainly ureides via xylem, whereas the plant translocate mainly amides such as asparagine and glutamine, when the ammonium is produced by nitrate reduction. The objective of this study was to identify in Canavalia ensiformes (L.), metabolic alterations dependent upon the concentration of nitrate supplied to the plant. Specific attention was given to the quantity of nitrogen compounds from nitrogen metabolism and asparagine metabolism from the early stage of germination to the reproductive stage, with the identification of the main locations of metabolism for this amide. Amino acids metabolism was significantly altered when nitrate was supplied at different concentrations. Total soluble amino acids, total protein and ureide contents were not dramatically altered when considering the different treatments at the same developmental stage. However, nitrogen metabolism was shown to be drastically altered when different development stages were compared, particularly at the beginning of the reproductive stage, at which time a switch in the location of nitrate reduction, alterations in the total concentration of ureides and amino acids were observed, when compared to the vegetative stage. Nitrate reductase activity of Canavalia ensiformes was shown to be regulated by the concentration of glutamine present in the tissues, exhibiting higher activity in tissues containing lower concentrations of glutamine, which coincided with the shift of the site of nitrate reduction with the changing developmental stage. The understanding of the processes leading to the alterations in the metabolism of nitrate, asparagine, amino acids, and the mechanism related to the synthesis and utilization of amino acids requires further studies