Ação do etileno e de intermediários reativos de oxigênio sobre o crescimento de ápices radiculares em dois genótipos de milho, na presença de alumínio

Abstract

O objetivo principal deste estudo foi avaliar a ação de etileno e de intermediários reativos de oxigênio (ROIs) na inibição do crescimento radicular causada por Al, em ápices radiculares de dois genótipos de milho. Nos experimentos foram utilizados os genótipos de milho UFVM 100 (sensível) e UFVM 200 (tolerante), submetidos aos tratamentos com Al nas concentrações de 0 e 100 μM, em solução de CaCl2 0,5 mM, pH 4,0, durante 24 horas. O tratamento com Al inibiu o alongamento radicular e aumentou a produção de etileno nos dois genótipos de milho, com maior intensidade no UFVM 100. Os coeficientes de correlação entre alongamento radicular e teores de etileno, na presença de Al, foram de -0,97 e -0,90, para os genótipos UFVM 100 e UFVM 200, respectivamente. O tratamento com Al, também, aumentou as atividades das enzimas da síntese de etileno: sintase do ácido aminociclopropano carboxílico (ACS) e oxidase do ácido aminociclopropano carboxílico (ACO), nos dois genótipos de milho, sempre com maior intensidade no genótipo UFVM 100. O tratamento das plântulas com precursores da biossíntese de etileno: ácido aminociclopropano carboxílico (ACC) e etrel inibiram o alongamento radicular na mesma intensidade que a inibição causada por Al aplicado isoladamente, nos dois genótipos. Por outro lado, a aplicação de inibidores da síntese de etileno: ácido aminooxiacético (inibidor da ACS), cloreto de cobalto (inibidor da ACO) e tiossulfato de prata (inibidor da percepção do etileno) eliminaram a inibição do alongamento radicular causada por Al nos dois genótipos. O tratamento com Al aumentou os teores do ânion superóxido e as atividades das enzimas superóxido dismutase e peroxidase, reduziu os teores de peróxido de hidrogênio, mas não influenciou nas atividades da catalase e peroxidase do ascorbato. Nenhuma destas variáveis foi modificada pelo tratamento com Al no genótipo UFVM 200. O Al, também, aumentou as atividades das enzimas oxidase do NADPH (NOX), oxidase da diamina (DAO) e peroxidase do NADH (NADH-POX) de frações de membrana plasmática e parede celular, respectivamente, relacionadas com a produção de ROIs no apoplasto radicular, apenas no genótipo sensível. Dentre os inibidores xi aplicados: difenileno iodônio, azida sódica e 2-hidroxietilhidrazina apenas a azida e a combinação dos três inibidores eliminaram parcialmente o efeito do Al no genótipo UFVM 100. O aumento na atividade das enzimas DAO, NOX e NADH-POX é indicativo de ter ocorrido aumento no teor de ROIs no apoplasto das raízes das plantas do genótipo sensível tratadas com Al. Embora não tenha sido observado aumento na peroxidação de lipídios do ápice radicular, acredita-se que o acúmulo destes ROIs noapoplasto, tenha sido suficiente para ativar peroxidases ligadas à parede celular, causando enrijecimento da parede celular e, conseqüentemente, inibição do alongamento radicular. O genótipo UFVM 200 não sofreu qualquer dano oxidativo nas condições do presente experimento. O somatório destas respostas dos genótipos de milho estudados sugere que a inibição do alongamento radicular induzida por níveis tóxicos de Al é mediada por mecanismos de sinalização envolvendo a síntese e a percepção de etileno e a produção e remoção de intermediários reativos de oxigênio no apoplasto radicular.

The main objective of this study was to evaluate the action of ethylene and reactive oxygen intermediates (ROIs) in the inhibition of root tips growth caused by Al in two genotypes of maize. Seedlings of two maize genotypes, UFVM 100 (sensitive) and UFVM 200 (tolerant) were subjected to treatments with Al 0 and 100 μM in 0.5 mM CaCl2 solution for 24 hours. Al treatment inhibited root elongation and increased ethylene production in two maize genotypes with greater intensity in the UFVM 100. The correlation coefficients between root elongation and ethylene levels in the presence of Al, were -0.97 and -0.90, for genotypes UFVM 200 and 100, respectively. Al treatment also increased the enzymes activities of ethylene synthesis, aminocyclopropane carboxylic acid synthase (ACS) and aminocyclopropane carboxylic acid oxidase (ACO), in both maize genotypes with ever greater intensity in the sensitive genotype. The treatment of seedlings with precursors of ethylene biosynthesis, aminocyclopropane carboxylic acid (ACC) and ethrel inhibited root elongation in the same intensity as that caused by Al applied alone, in both genotypes. On the other hand, application of inhibitors of ethylene synthesis: aminooxiacetic acid (inhibitor of ACS), cobalt chloride (inhibitor of ACO) and silver thiosulfate (inhibitor of ethylene perception) eliminated the inhibition of root elongation caused by the Al in both genotypes. Al treatment increased the levels of superoxide anion and the activities of the enzymes superoxide dismutase and peroxidase, reduced hydrogen peroxide content, but did not influence the activities of catalase and ascorbate peroxidase. None of these variables was modified by Al treatment in the tolerant genotype. Al also increased the activities of enzymes NADPH oxidase (NOX), diamine oxidase (DAO) and NADH peroxidase (NADH-POX) in fractions of plasma membrane and cell wall related to the production of ROIs in the root apoplast, only in the sensitive genotype. Among the inhibitors used: diphenylene iodonium, sodium azide and 2-hidroxietilhidrazina only the azide and the combination of three inhibitors partially eliminated the effect of Al in the genotype UFVM 100. The increase in the activity of DAO enzymes, NADH-POX and NOX was taken as indicative of an increase in the level of ROIs in the apoplast of plants of the genotype UFVM 100 treated with Al. Although no increase in lipid peroxidation in root tips has been observed, we believe that the accumulation of ROIs in the apoplast was high enough to activate peroxidases linked to the cell wall causing cell wall stiffening and, therefore, inhibiting root elongation. The genotype UFVM 200 suffered no damage oxidative in the conditions of this experiment. The sum of these responses of maize genotypes studied suggests that the inhibition of root elongation induced by toxic levels of Al is mediated by signaling mechanisms involving the synthesis and perception of ethylene and the production and removal of reactive oxygen intermediates in the apoplast root.