ALVES, V. M. C.

KOCHIAN, L. V.

MAGALHAES, J. V. de

PARENTONI, S. N.

PINEROS, M. A.

PITTA, G. V. E.

PRATES, H. T.

PURCINO, A. A. C.

SCHAFFERT, R. E.

SHAFF, J. E.

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5-014Exsudação de ácidos orgânicos como mecanismo de tolerância aalumínio em milhoVera Maria Carvalho ALVES1, Jurandir Vieira de MAGALHÃES2, Jon E. SHAFF3, Miguel A.PIÑEROS3, Antônio Álvaro Corsetti PURCINO1, Sidney Netto PARENTONI1, Gilson VillaçaExel PITTA1, Hélio Teixeira PRATES1, Robert Eugene SCHAFFERT1, Leon V. KOCHIAN31Embrapa Milho e Sorgo, Caixa Postal 151, 35.701-970 Sete Lagoas, MG., 2Bolsista dedoutorado da CAPES - Cornell University, 3USDA/ARS, Ithaca, NY -vera@cnpms.embrapa.brIntroduçãoO primeiro sintoma de toxidez é a inibição da elongação da raiz, o qual ocorre cerca de1-2 h após a exposição a Al (Kochian, 1995). Evidências recentes demonstram que o ápiceradicular é o sítio primário de indução da inibição do crescimento causada pelo Al.Aparentemente, em genótipos sensíveis, o Al inibe o transporte basipetal de auxinas entre aZDT e a zona de elongamento imediatamente acima (ZE, 2-3 mm de comprimento), causandosevera inibição do desenvolvimento radicular (Kollmeir et al., 2000).Várias hipóteses têm sido formuladas para explicar os mecanismos pelos quais asplantas toleram o alumínio. Entretanto, os mecanismos fisiológicos exatos ainda não estãototalmente esclarecidos, provavelmente devido à variedade de efeitos provocados pela toxidezdeste elemento. Os mecanismos de tolerância ao Al propostos na literatura podem serclassificados em mecanismos de exclusão e mecanismos de tolerância interna (Kochian, 1995).Os mecanismos de exclusão previnem o Al de atravessar a membrana plasmática e penetrar nosimplasto. Os mecanismos de tolerância interna imobilizam, compartimentalizam oudetoxificam o Al que penetrou no simplasto. Tem sido sugerido que ácidos orgânicos atuam emambos, na exclusão, via quelação do Al no apoplasto e na rizosfera e na detoxificação do Al dosimplasto, onde ácidos orgânicos como citrato e malato podem quelar Al e reduzir e/ou preveniro seu efeito tóxico a nível celular.A exsudação de ácidos orgânicos quelando Al no apoplasto ou rizosfera tem sidoreportado em genótipos tolerantes de trigo (málico e succínico, Ryan et al., 1995), milho (cítricoe málico, Pellet et al., 1995, Jorge e Arruda, 1997) e Arabidopsis thaliana (cítrico e málico,Degenhardt et al., 1998), dentre outras. Por outro lado, trabalhos realizados por Parker e Peddler(1998) e por Campbell (1999), com trigo e alfafa sugerem que a exsudação de ácidos orgânicosnão é o único mecanismo envolvido na tolerância ao alumínio e que a criação de um modelomultifacetado é necessário.O objetivo do presente trabalho foi estudar o envolvimento da exsudação de ácidosorgânicos na tolerância ao Al em milho.MetodologiaA primeira etapa para o desenvolvimento de estudos sobre tolerância a alumínio eexsudação de ácidos orgânicos foi a escolha e caracterização dos genótipos padrões. Foramescolhidos seis linhagens de milho (Cateto Al 237, SLP 181, L 1154, L 3, L 36 e L 53) comdiferente “back ground” genético. Sementes destas linhagens foram desinfectadas comhipoclorito de sódio (5% por 15 min) e a seguir germinadas por três dias em placas de Petri,entre dois discos de papel de filtro umedecidos com água destilada, sendo posteriormentetransplantadas para solução nutritiva de Magnavaca (1982), pH 4.5, onde permaneceram por 24horas. Após esse período a solução nutritiva foi trocada, adicionando-se 0 e 40 M de atividadede Al. O comprimento da raiz seminal foi medido no tempo zero e após 1, 2, 3, 4 e 5 dias detratamento com Al.Para os experimentos de exsudação de ácidos orgânicos por raízes intactas, foramutilizadas duas metodologias:a) Após desinfecção e germinação por três dias, as plântulas foram transplantadas parabandejas contendo 8 litros de solução estéril de 4.3 mM de CaCl2, pH 4.5, ondepermaneceram por 24 horas. Após esse período a solução foi trocada, adicionando-se 0 e 40M de atividade de Al por 24 horas. A seguir as plântulas foram transferidas, em número de5, para tubos Falcon de 50ml, contendo as mesmas soluções e o exsudato radicular foicoletado por 24 horas. Os ácidos orgânicos exsudados foram analisados utilizando-seeletroforese capilar.b) O experimento foi conduzido de maneira semelhante à anterior, diferindo entretanto quantoà solução nutritiva utilizada – solução completa (Magnava, 1982), ao período de tratamentocom alumínio (48 horas) e ao método de análise de ácidos orgânicos – metodologiaenzimática (kits diagnósticos para determinação de citrato e de malato BoehringerMannheim 139.076 e 139.068)Resultados e discussãoAs linhagens escolhidas foram classificadas em tolerantes (Cateto Al 237, SLP 181, L1154, L 3) e sensíveis ao alumínio (L 36 e L 53), com base no comprimento de raiz seminal(Figura 1). A diferença entre linhagens tolerantes e sensíveis foi observada desde o primeiro diade exposição ao alumínio.                                   A                                                                                   BFigura 1. Comprimento da raiz seminal (mm) em seis linhagens de milho após exposição a 0 e40 M de atividade de alumínio por um dia (A) e quatro dias (B).Os resultados de exsudação de ácidos orgânicos obtidos com a utilização das duasmetodologias foi bastante semelhante. Os ácidos orgânicos exsudados por todas as linhagens demilho foram o citrato e o malato. Entretanto a exsudação de malato foi bem inferior à exsudaçãode citrato e não houve correlação entre presença de alumínio no meio e exsudação de malato. OAl induziu a exsudação de citrato em todas as linhagens de milho, quando se utilizou solução deCaCl2 (Figura 2 A). Entretanto, não houve diferença significativa na exsudação de citrato entreas linhagens tolerantes Cateto Al 237, L 1154 e SLP 181 e as linhagens sensíveis L 53 e L 36.Apenas a linhagem tolerante L 3 exsudou significativamente mais citrato na presença de Al queas linhagens sensíveis. Quando se utilizou solução nutritiva completa, houve detecção de citratona dose zero de Al, mas o comportamento das linhagens foi semelhante à metodologia anterior.Conclui-se que a exsudação de ácidos orgânicos pode não ser o único mecanismo envolvido natolerância a alumínio em milho. Outros mecanismos como modificação do pH da rizosfera eproteção contra estresses oxidativos podem estar envolvidos, merecendo maiores estudos. Alémdisso, deve-se salientar que a utilização de maior número de genótipos, com diferente “back0510152025303540Cateto L 1154 SLP 181 L 3 L 53 L 36Linhagens de milhoComprimento da raiz seminal (mm){0}{40}020406080100120140160Cateto L 1154 SLP 181 L 3 L 53 L 36Linhagens de milhoComprimento de raiz seminal (mm){0}{40}ground” genético é de grande importância para esclarecer a ocorrência de diferentesmecanismos de tolerância dentro da mesma espécie.ConclusõesA exsudação de citrato e malato não é o único mecanismo envolvido na tolerância a alumínioem milho.                                         A                                                                              BFigura 2. Exsudação de citrato por linhagens de milho em solução de 4,3 mM de Al (A) esolução nutritiva completa (B) na presença de 0 e 40 M de alumínio.Referências bibliográficasCAMPBELL, T.A. Magnetic resonance imaging of absorbed aluminum in alfalfa roots. J. 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Exsudação de ácidos orgânicos como mecanismo de tolerância a alumínio em milho.

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