ALVES, V. M. C.

BELELE, C. L.

LOGUERCIO, L. L.

PARENTONI, S. N.

PURCINO, A. A. C.

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EFEITO DO ALUMÍNIO SOBRE A CINÉTICA DE ABSORÇÃO DE NO3-/NH4+ ENAS ENZIMAS DE ASSIMILAÇÃO DE C E N EM GENÓTIPOS DE MILHOCONTRASTANTES EM TOLERÂNCIA AO AL3- TOXICOANTÔNIO A.C. PURCINO, VERA M.C. ALVES, SIDNEY N. PARENTONI, CHRISTIANE L. BELELE  e LEANDRO L. LOGUERCIOEmbrapa Milho e Sorgo, Caixa Postal 151, 35.701-970, Sete Lagoas, MG, corsetti@cnpms.embrapa.brPalavras chaves: toxidez de Al, metabolismo de N, GS, GOGAT, GDH, PEPCREVISÃO BIBLIOGRAFICATrabalhos conduzidos para determinar o efeito do Al no metabolismo do nitrogênio têm produzidos resultados inconsistentes. Enquanto alguns autores têm reportado que o Al inibe a absorção e redução de NO3- (Cambraia et al., 1989), outros têm demostrado que o Al, pelo menos em algumas situações, pode estimular o crescimento radicular e a absorção de NO3-. Em sorgo, o Al rapidamente reduz a absorção de NO3- aumentando a de NH4+, com isso mantendo a absorção total de N praticamente inalterada (Ketjens, 1988). Várias espécies vegetais adaptadas a solos ácidos e tolerantes ao Al são igualmente tolerantes a altos níveis de NH4+ (Foy et al. 1978). Portanto, este aumento na absorção de NH4+ induzido pelo Al pode afetar a atividade das enzimas de assimilação deste ion, influenciando o crescimento das plantas. Como o Al altera a composição aminoacídica do xilema (Gomes et al., 1985), estas observações sugerem que o Al pode ter um efeito direto nas enzimas de incorporação de NH4+ em aminoácidos. Portanto, o objetivo deste estudo foi investigar o efeito do Al na absorção de N e na atividade das enzimas chaves na assimilação de N (glutamina sintetase, GS; glutamato sintase, GOGAT; glutamato desidrogenase, GDH) e C (fosfoenolpiruvato carboxilase, PEPC) em genótipos de milho diferencialmente tolerantes à toxidez deste metal. MATERIAL E MÉTODOSAs sementes dos genótipos de milho utilizados nos ensaios conduzidos neste projeto foram obtidas do Programa de Melhoramento de Milho para Solos Ácidos da Embrapa Milho e Sorgo. A caracterização destes genótipos com relação a tolerância a este metal foi realizada de acordo com o metodologia do Crescimento Relativo da Raiz Seminal (Magnavaca et al. 1987). Cinética de absorção de NO3- e NH4+ - sementes de 4 genótipos sensíveis (HS 9148, HS 11x36, HS 36x723 e HS 50x20) e 3 tolerantes (HS 13x1143, HD 91102 e HD 9176) foram germinadas em papel toalha. Depois da germinação as plântulas foram transferidas para caixas contendo 13 L da solução de Steinberg (Foy et al., 1967), pH 5,5, e cultivadas por mais 5 dias, sendo a solução nutritiva aerada constantemente e renovada a cada 2 dias. No sexto dia, metade da plantas foram cultivadas em solução nutritiva modificada para conter 166 µmoles L-1 de AlCl3 e pH 4,5 e, a outra metade, mantida como controle na solução original. A determinação dos valores de Vmax para absorção de NO3- e NH4+ foi feita em grupos de 2 plantas colocadas em vasos contendo 1,6 L da solução estabilizadora (solução de Steinberg diluída 4 vezes com  pH 4,5) com e sem Al e cultivadas em uma câmara de crescimento por mais 2 dias. Noventa minutos antes do inicio dos trabalhos de cinética, a solução estabilizadora foi  renovada e a fonte de N modificada para 200 µmoles L-1 de NH4NO3. Alíquotas de 10 mL foram retiradas de cada vaso a cada 30 min durante 8 h e congeladas até a análise de NO3- e NH4+. Os valores de Vmax foram determinados como proposto por Claaseen e Barber (1974) utilizando o modelo gráfico-matemático de Ruiz (1985). Depois das medidas de cinéticas as plantas foram lavadas em água deionizada, secas em papel toalha e separadas em parte aérea e raiz para determinação da matéria seca e dos teores de N, P, K, Ca, Mg e S. Determinação do efeito do Al na atividade da GS, GOGAT, GDH e  PEPC – sementes dos genótipos sensíveis ( HD 9148, HS 11x723 e HS 36x723) e dos tolerantes ( HS 13x1143, HS 91102 e HD 9176) foram germinados em papel toalha e cultivados por 5 dias na solução de Steinberg, pH 5,5, aérada e renovada a cada 2 dias. O estresse de Al foi imposto incorporando 220 µM de Al3+ e abaixando o pH da solução nutritiva para 4,5. Vinte e quatro, 72, 144 e 216 horas depois de inicio do estresse amostras de folhas e raízes foram colhidas para determinação das atividades da GS, GOGAT, GDH e PEPC. A extração das enzimas e as análises enzimáticas foram realizadas conforme descrito anteriormente (Purcino et al., 1996, 1998). Determinação do efeito do Al nas isoformas da GS nas raízes de genótipos sensíveis ao Al – as isoformas GS1 e GSr das raízes de genótipos sensíveis (HD 9148, HS 11x723 e HS 36x723) tratados com Al por 216 h, foram separadas por SDS-PAGE, eletrotransferidas para membranas de PVDF e visualizadas por Western blot utilizando anticorpos específicos produzidos em coelhos. A quantificação de cada isoforma foi feita por densitometria (Purcino et. 1998)Determinação do efeito do Al nas isoformas citossólica e cloroplástica da GS em raízes e folhas de genótipos sensíveis e tolerantes ao Al –  sementes dos genótipos sensíveis (HS 22x36, HD 9148 e L 19) e tolerantes ( CMS 36, HS 13x1143 e HD 9176) foram germinadas e cultivadas sob estresse de Al por 144 horas como descrito anteriormente. Os polipeptídeos GS1, GS2 e GSr foram sondados nos ápices de raízes, no tecido radicular imediatamente acima do ápice das raízes e nas folhas destes genótipos como descrito anteriormente. A proteína solúvel total foi determinada pelo método de Bradford (1976). RESULTADOS Nos ensaios de cinética observou-se que o Al inibiu tanto a absorção de NO3- quanto de NH4+, sendo a redução mais acentuada na absorção de NO3- (Tabela 1). Plantas cultivadas em solução nutritiva contendo 166 µmoles L-1 de AlCl3, pH 4,5, depois de 6 dias de tratamento apresentavam redução no peso da parte aérea  e no conteúdo de N, P, Ca, Mg e S nas folhas. Nas raízes observou-se acumulo de P e K e decréscimo no conteúdo de N, Ca e Mg. Nas enzimas de assimilação de NH4+ observou-se que o tratamento com Al não afetou a atividade foliar da GS mas diminuiu sua atividade nas raízes. As atividades da ferredoxina-GOGAT  nas folhas e da NADH-GOGAT  nas raízes não foram afetadas pelo tratamento com Al. A atividade foliar da GDH foi drasticamente reduzida pelo Al em todos genótipos testados enquanto nas raízes essa redução foi verificada somente nos genótipos HS 11x723, HD 9148, HS 36x723, HD 91102 e HD 9176 (Tabela 2). Similarmente, o tratamento com Al reduziu a atividade foliar da PEPC em todos genótipos estudados e a atividade radicular dos genótipos HS 36x723 e HS 13x1143 (Tabela 3). Observou-se também, que o tratamento com Al favoreceu o aumento no teor de GS1 e reprimiu o de GSr nas raízes dos genótipos sensíveis, mas não nos genótipos tolerantes, a este metal (Tabela 4). Coletivamente, estes dados indicam que o Al afetou  o metabolismo do N nos genótipos de milho independentemente de suas classificações quanto à tolerância a este metal. Tabela 1, Absorção (Vmax) de NO3- and NH4+ em genótipos de milho diferencialmente tolerantes ao Al e cultivados em presença e ausência de Al. Médias seguidas pela mesma letra não são significativamente diferentes pelo teste de Tukey a P > 0.05.  Letras maiúsculas para comparações nas colunas, letras minúsculas para comparações dentro das linhas.  Tabela 2. Efeito do tratamento com Al na atividade foliar e radicular da glutamato desidrogenase  em genótipos de milho diferencialmente tolerantes à toxidez de Al Efeito principal do tratamento com Al nas folhas     - Al : 951 A                                                                                   +Al : 770 BInteração genótipo x Al na atividade da GDH nas raízesMédias dentro da mesma coluna  seguidas pela mesma letra maiúscula não são significativamente diferentes peslo tese de Tukey para P>0,005. ns não significanteTabela 3.  Efeito do tratamento com Al na atividade foliar e radicular da fosfoenolpiruvato carboxilase em genótipos de milho diferencialmente tolerantes à toxidez de AlEfeito principal do tratamento com Al nas folhas: -Al    0.626 B                                                                                +Al : 0.876 AInteração en genótipo e Al na atividade foliar da PEPCMédias dentro da mesma coluna  seguidas pela mesma letra maiúscula não são significativamente diferentes pelo tese de Tukey para P>0,005. ns não significanteTabela 4. Quantificação da GS1 e da GSr em raízes de genótipos sensíveis ao Al, depois de 216 horas de tratamento             

Efeito do alumínio sobre a cinética de absorção de NO3-/NH4+ e nas enzimas de assimilação de C e N em genotipos de milho contrastantes em tolerãncia ao AL3- tóxico.

EFEITO DO ALUMÍNIO SOBRE A CINÉTICA DE ABSORÇÃODE N03-INH4+ E NAS ENZIMAS DE ASSIMILAÇÃO DE C E NEM GENÓTIPOS DE MILHO CONTRASTANTES EMTOLERÂNCIA AO AL3+ TOXICOPURCINO, A.A.C., LVES, Y.M.C., PARENTONI, S.N., BELELE, c.i.e LOGUERCIO, L.LAlguns autores já observaram que o AI inibe a absorção de N03' e a atividadedo sistema de transporte, enquanto outros demonstraram que o AI estimula aabsorção deste Íon. Em varias espécies vegetais adaptadas aos solos ácidos eà toxidez de AI, observa-se uma maior capacidade de absorção de NH/. Estesfatos indicam que o AI pode ter um efeito direto na cinética de absorção deN03'e de NH/ e nas enzimas de assimilação de NH4+ em aminoácidos. Parainvestigar estas hipóteses, conduziram-se ensaios em câmara de crescimento eno laboratório, utilizando-se genótipos de milho diferencialmente tolerantes aeste metal. Nos ensaios de cinética, observou-se que o AI inibiu tanto a absor-ção de N03- como de NH/, sendo a redução mais drástica na absorção doN03-. Plantas cultivadas em solução nutritiva contendo 166 umoles L-Ide AICI3,pH 4,5, depois de 6 dias de tratamento apresentavam redução no peso seco daparte área e no conteúdo de N, P, Ca, Mg e S nas folhas. Nas raizes observou-se acumulo de P e K e decréscimo no conteúdo de N, Ca e Mg. Nas enzimasde assimilação de NH/ observou-se que o tratamento com AI não afetou aatividade foliar da glutamina sintetase (GS) mas diminuiu a atividade da GS nasraizes. As atividades da ferredoxina-GOGAT nas folhas e da NADH-GOGATnas raízes não foram afetadas pelo tratamento com o AI. A atividade foliar daglutamato desidrogenase (GDH) foi drasticamente reduzida pelo AI em todosgenótipos testados enquanto nas raízes essa redução foi verificada somentenos genótipos HS 1Ix723, HD 9148, HS 36x723, HD 91102 e HD 9176. Simi-larmente, o tratamento com AI reduziu a atividade foliar da PEPC em todosgenótipos estudados e a atividade radicular nos genótipos HS 36x723 e HSI3x1143. Coletivamente, estes dados indicam que o AI afetou o metabolismodo N nos genótipos de milho independentemente de suas classificações quantoà tolerância a este metal.Palavras-chave: toxidez de AI, metabolismo de N, GS, GOGAT, GDH, PEPCEmbrapa Milho e Sorgo, CP 151. 35701-970 Sete Lagoas, MG. e-mail:corsetttitã cnpms.esnbrapa.brXXIII Congresso Nacional de Milho e Sorgo 261

Efeito do alumínio sobre a cinética de absorção de NO3-/NH4+ e nas enzimas de assimilação de C e N em genótipos de milho contrastantes em tolerância ao AL3+ tóxico.

http://www.alice.cnptia.embrapa.br/alice/bitstream/doc/484010/1/Efeitoaluminio.pdf

Efeito do alumínio sobre a cinética de absorção de NO3-/NH4+ e nas enzimas de assimilação de C e N em genotipos de milho contrastantes em tolerãncia ao AL3- tóxico.

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