Atividade respiratória e metabolismo antioxidativo em raízes de plântulas de milho (Zea mays L.) submetidas ao estresse salino

Abstract

A sensibilidade ao estresse salino foi avaliada em plântulas de milho (Zea mays L.) das cultivares AGN 3150, BR 106, BR 201, BR 206 e SHS 4040, cultivadas em solução nutritiva de Hoagland. Os tratamentos com 50 e 100 mM de NaCl reduziram a produção de biomassa e aumentaram o extravasamento relativo de eletrólitos nas raízes e nas partes aéreas de todas as cultivares estudadas. Porém, os maiores valores de redução no crescimento e de extravasamento de eletrólitos foram apresentados pela cultivar BR 106 e os menores valores observados na cultivar AGN 3150. Portanto, entre as cultivares avaliadas, estas duas foram consideradas, respectivamente, como a mais sensível e a mais tolerante ao estresse salino. Verificou-se, então, o efeito do tratamento com 100 mM de NaCl sobre alguns componentes do metabolismo antioxidativo e sobre a respiração mitocondrial nas raízes de plântulas dessas duas cultivares. A cultivar tolerante apresentou aumento nas atividades das enzimas dismutase do superóxido (SOD), peroxidase do ascorbato (APX) e redutase da glutationa (GR), bem como aumento na razão ascorbato/desidroascorbato. A cultivar sensível apresentou redução na atividade das catalases (CAT) e GR, e também da razão ascorbato/desidroascorbato. O grau de peroxidação de lipídeos aumentou nas raízes e nas mitocôndrias isoladas, apenas na cultivar sensível. Nas mitocôndrias isoladas da cultivar tolerante, o tratamento com NaCl resultou em aumento na taxa respiratória no estado 4 e na capacidade da rota alternativa. Além disso, houve redução nas razões ADP/O e de controle respiratório, indicando um menor grau de acoplamento, possivelmente resultante da maior atividade da oxidase alternativa (AOX) na cultivar tolerante. Na cultivar sensível, a atividade respiratória total e a razão ADP/O foram fortemente reduzidas, porém a participação percentual da rota alternativa não foi alterada. O tratamento com NaCl resultou em redução na atividade da proteína desacopladora (UCP) na cultivar tolerante e em aumento desta atividade na cultivar sensível. Pelos dados obtidos, a maior tolerância da cultivar AGN 3150 está relacionada à sua maior eficiência na remoção de intermediários reativos de oxigênio, além da maior possibilidade de desvio de elétrons pela sua rota alternativa na cadeia respiratória. Entretanto, a contribuição da UCP nos mecanismos de tolerância à salinidade dessa cultivar não foi evidenciada.

Tolerance to salt stress was studied in maize seedlings (Zea mays L.) cultivars AGN 3150, BR 106, BR 201, BR 206 and SHS 4040, grown in Hoagland s nutrient solution. Treatments with NaCl 50 and 100 mM led to a decrease in the biomass production and to an increase in the relative electrolyte leakage in the roots and shoots in all cultivars. However, the largest decrease in growth and electrolyte leakage were shown by cultivar BR 106 and the smallest ones by cultivar AGN 3150, lead them to be considered as the most sensitive and the most tolerant to salt stress, respectively. The effect of NaCl 100 mM was investigated by considering some components of the antioxidative metabolism and mitochondrial respiration in roots of the seedlings. The tolerant cultivar showed increased activities of the enzymes superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX) and glutathione redutase (GR), as well as increase in ascorbate/dehydroascorbate ratio. The sensitive cultivar showed reduction in catalases (CAT) and GR activities as well as in ascorbate/dehydroascorbate ratio. The lipid peroxidation degree increased in roots and isolated mitochondria, only in the sensitive cultivar. In mitochondria isolated from the tolerant cultivar, NaCl treatment promoted an increase in the state 4 respiration rate and in the alternative pathway capacity. Additionally, salinity promoted a decrease in ADP/O and respiratory control ratios, indicating a lower coupling, likely due to an increase in alternative oxidase (AOX) activity. In sensitive cultivar, total respiration activity and the ADP/O ratio were strongly decreased, however the capacity of the alternative pathway was not altered. The NaCl treatment promoted decrease in the uncoupling protein (UCP) activity in the tolerant cultivar, but an increase it in the sensitive one occurred. These results suggest that the tolerant cultivar exhibits a larger efficiency in the reactive oxygen intermediates scavenging, as compared to the sensitive one. In addition, the high tolerance of cultivar AGN 3150 to the salt stress could be related to its high AOX capacity. A possible contribution of the UCP could not be confirmed from the results observed.