Papel do Selênio no crescimento e na resposta ao déficit hídrico em tomateiro (Solanum lycopersicum L.)

Abstract

Apesar do conhecido papel positivo do Selênio (Se) no crescimento de plantas e na atenuação dos danos ocasionados por estresses abióticos, pouco parece ter sido ainda explorado acerca dos impactos fisiológicos e metabólicos de distintos níveis de Se aplicados via priming em sementes de tomate (Solanum lycopersicum L.). Propõe-se então, neste trabalho, uma pormenorizada caracterização fisiológica e metabólica em tomateiro cultivados em presença de Se ou metabolicamente induzidas via seed priming, em condições ótimas e de déficit hídrico. Para tal, foram realizadas análises biométricas, com foco na altura e incremento de biomassa, bem como medições de trocas gasosas e fluorescência da clorofila a, e análises bioquímicas referentes ao metabolismo do carbono e nitrogênio. Em condições de seca, além das análises anteriormente citadas, um acompanhamento do status hídrico das plantas, assim como análises referentes ao metabolismo antioxidativo foram realizadas. Os resultados aqui obtidos mostram que, em presença de Se, as plantas tem seu crescimento alterado, porém estas alterações não estão associadas a alterações fotossintéticas, fotoquímicas, ou do sistema antioxidativo, ocorrendo, predominantemente, às expensas de um reajuste metabólico verificado por aumentos significativos no conteúdo de fumarato, acoplados à diminuição dos níveis de proteína e aminoácidos. Essa modulação específica do metabolismo mitocondrial, com aumento nos níveis deste ácido orgânico, parece possibilitar tanto a manutenção do crescimento, durante o processo de aclimatação à presença de altas dosagens de Se, bem como na resposta à seca. Em conjunto, os resultados aqui obtidos oferecem novas perspectivas para a compreensão do efeito do Se no metabolismo vegetal em condições ótimas, como também em condições de déficit hídrico.

Despite the recognized positive role of selenium (Se) on both plant growth and mitigation of effects caused by abiotic stresses, our knowledge concerning the physiological and metabolic impacts of Se applied via priming on tomato (Solanum lycopersicum) seeds remains rather fragmented. Here, a detailed physiological and metabolic characterization of tomato cultivated either in presence of Se or metabolically induced via seed priming was performed under both optimal growth conditions and following water restriction. To this end, biometric analyzes, focusing on increments in both plant height and biomass were performed. In addition, gas exchange and chlorophyll a fluorescence measurments coupled with biochemical analyzes of carbon and nitrogen metabolism were investigated. Following drought conditions, in addition to the aforementioned analysis, plant water status was monitored, as well as analysis on the anti-oxidative metabolism. Our results demonstrated that in presence of Se there is a clear alteration in plant growth. Notably, these changes are neither associated with photosynthetic changes nor with alteration in photochemical efficiency or antioxidative system; however, those changes seems to occur mainly at the expense of a metabolic adjustment explained by the increases in fumarate content, coupled with decreased levels of both protein and amino acids. This specific modulation of mitochondrial metabolism seems to facilitate the maintenance of growth, during the acclimation to the presence of high doses of Se, and act in response to drought in plants in which seeds were treated with Se. Together, our findings present novel perspectives for enhancing our understanding of the effects of Se in plant metabolism under optimal conditions as well as following water limitation.