Activity of alternative oxidase and plant uncoupling mitochondrial protein in potato tubers stored at low temperature or submitted to artificial aging

Abstract

Potato tubers (Solanum tuberosum L. cv. Binje) were stored at 18 and 4ºC in order to verify changes in mitochondrial metabolism, especially in the activities of the alternative oxidase (AOX) and plant uncoupling mitochondria protein (PUMP). Tubers were also sliced and submitted to artificial aging. The oxygen consumption rate (OCR), respiratory control (RC) and ADP/O ratio for mitochondria obtained after storage at 18ºC were not altered, regardless of the time of storage. Considerable increment in OCR, for both respiratory states 3 and 4, was observed after storing the tubers for five and ten days at 4ºC; and it was accomplished by reductions in RC and ADP/O. The AOX activity was evident after five days at 4ºC, and it was enhanced after ten days of storage at that temperature. No significant changes in PUMP activities were observed after one day at 18ºC or at 4ºC, neither after artificial aging. However, increased swelling of potato mitochondria was observed in the presence of valinomycin and linoleic acid when the tubers were kept at 4ºC for five and ten days. Besides the changes in AOX and PUMP activities, slight alterations in ascorbate peroxidase (APX) and catalase (CAT) activities were observed after storing the tubers at 4ºC for 5 days. The activities of these enzymes were higher after storage at 4ºC for 10 days. The results suggest the combined effect of low temperature and time of exposure in promoting AOX activity, probably as a protective mechanism against cell damage in response to mitochondrial oxidative stress.Tubérculos de batata (Solanum tuberosum L. cv. Binje) foram armazenados a 18 e a 4ºC, ou envelhecidos artificialmente, com o objetivo de verificar possíveis alterações no metabolismo mitocondrial, sobretudo nas atividades da oxidase alternativa (AOX) e da proteína desacopladora de mitocôndrias de plantas (PUMP). Nenhuma alteração se observou, em qualquer tempo, nas taxas de consumo de oxigênio (OCR), controle respiratório (RC) e razão ADP/O de mitocôndrias obtidas após armazenamento a 18ºC. Já após cinco e dez dias a 4ºC, verificou-se considerável incremento em OCR, tanto no estado respiratório 3 quanto no 4, o que resultou em reduções em RC e na razão ADP/O. A atividade da AOX foi evidente após cinco dias a 4ºC, sendo maior após dez dias nessa temperatura. Houve pequenas alterações na atividade da PUMP depois de um dia de exposição a 18ºC ou a 4ºC, bem como após o envelhecimento artificial de fatias dos tubérculos. Passados cinco e dez dias de exposição a 4ºC, foi possível notar um incremento no inchamento mitocondrial, em presença de valinomicina e ácido linoléico. Apesar das alterações nas atividades da AOX e PUMP, notaram-se apenas pequenos incrementos nas atividades da peroxidase do ascorbato (APX) e catalase (CAT), maiores após cinco e dez dias de exposição a 4ºC. Os resultados revelam o efeito combinado da baixa temperatura e do tempo de armazenamento na promoção de incrementos na atividade da AOX, evidenciando um possível papel protetor dessa proteína contra estresse oxidativo mitocondrial, mediado por baixa temperatura.