Sistema de absorÃÃo de k+ de alta afinidade em plantas de sorgo forrageiro: papel da h+-atpase de membrana plasmÃtica e dos componentes sensÃvel e nÃo-sensÃvel ao Ãon nh4+

• Autor(a) principal: Juan Carlos Alvarez Pizarro
• Data de Publicação: 2006
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC
• Texto Completo: http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=5356
• topic: Sorgo; AbsorÃÃo de potÃssio; Canais e carreadores de potÃssio; H+-atpase; Sorgo; Potassium absorption; Canals and carreadores of potassium; H+-atpase; BIOQUIMICA

O influxo de K+ na faixa de alta afinidade à controlado por transportadores dos tipos canal e carreador, os quais diferem na sua sensibilidade ao Ãon NH4 +. A atividade de ambos os componentes, nÃo-sensÃvel (canal) e sensÃvel (carreador) ao Ãon NH4 + dependem da enzima de membrana plasmÃtica, H+-ATPase. Objetivou-se a caracterizaÃÃo fisiolÃgica e molecular da absorÃÃo de K+ de alta afinidade em sorgo forrageiro [Sorghum bicolor (L.) Moench] sob a influÃncia do estado nutricional da planta e de diferentes fontes de nitrogÃnio inorgÃnico na soluÃÃo de crescimento. Sementes do genÃtipo CSF20 foram germinadas e cultivadas em soluÃÃes nutritivas contendo dois nÃveis de K+ (0,2 e 1,4 mM) e trÃs diferentes regimes de nitrogÃnio inorgÃnico (NO3 - e NH4 + a 4 mM, e a mistura NO3 -/NH4 +, ambos a 2 mM). ApÃs 15 dias de cultivo (t0) em soluÃÃes nutritivas completas, as plantas foram submetidas à deficiÃncia de K+ por 1 (t1), 2 (t2) e 3 (t3) dias. No t0, os teores de K+ da parte aÃrea foram reduzidos ignificativamente pela presenÃa do Ãon NH4 +, enquanto que, nas raÃzes a reduÃÃo foi significativa apenas nos cultivos com 0,2 mM de K+. Conforme o aumento do perÃodo de deficiÃncia, os teores de K+ nas raÃzes e na parte aÃrea tenderam a diminuir em razÃo da diluiÃÃo provocada pelo crescimento da planta. Em plantas cultivadas com 0,2 mM de K+ e com NO3 - e NO3 -/NH4 +, as eficiÃncias de absorÃÃo de K+ foram similares. Entretanto, a presenÃa do Ãon NH4 + como Ãnica fonte de nitrogÃnio, afetou severamente esse parÃmetro. O efeito do Ãon NH4 + na eficiÃncia de absorÃÃo foi mais ameno quando as plantas foram cultivadas a 1,4 mM de K+. A eficiÃncia de transporte de K+ nÃo diferiu em nenhum dos tratamentos testados. As curvas de depleÃÃo de K+ mostraram que as plantas cultivadas com NO3 -/NH4 + e NH4 + apresentaram maior capacidade para esgotar o K+ (100 μM) da soluÃÃo de depleÃÃo quando comparadas Ãquelas crescidas com NO3 -. No t2, maiores taxas de Imax foram observadas nas plantas cultivadas com NH4 + como Ãnica fonte de nitrogÃnio. O Km para o K+, das plantas provindas dos cultivos com 0,2 e 1,4 mM de K+, apresentou valores menores nas plantas tratadas com NH4 + e NO3 -/NH4 +. A induÃÃo da absorÃÃo de alta afinidade de K+ foi influenciada pelo conteÃdo de K+ dos tecidos aÃreos. Ensaios com inibidores mostraram que o influxo de K+ foi significativamente inibido pelo Ãon NH4 + a 1 mM em plantas cultivadas com NO3 - como Ãnica fonte de nitrogÃnio. Entretanto, a capacidade de absorÃÃo de K+ foi reduzida pela presenÃa de TEA nas plantas cultivadas em soluÃÃes contendo o Ãon NH4 + como Ãnica fonte de nitrogÃnio. Esses resultados sugerem que em plantas de sorgo sob deficiÃncia de K+ e na presenÃa do Ãon NH4 + no meio de crescimento, canais de K+ podem contribuir significativamente para o influxo de K+. Por outro lado, na ausÃncia do Ãon NH4 + durante o crescimento, um sistema de transporte mediado por carreadores de K+ seria a via principal para o influxo desse nutriente. A atividade de transporte de H+ da H+-ATPase de membrana plasmÃtica isolada de raÃzes mostrou que a deficiÃncia de K+ (t2) estimulou a capacidade de formaÃÃo do gradiente de H+ em presenÃa do Ãon NH4 + nas plantas provindas dos cultivos com 1,4 mM de K+, enquanto que naquelas provindas dos cultivos com 0,2 mM de K+, o Ãon NH4 + teve efeito na velocidade inicial do transporte de H+ e na hidrÃlise do ATP. A deficiÃncia de K+ na presenÃa do NO3 - nÃo estimulou as atividades da bomba de 11 H+. ImunodetecÃÃo com anticorpos especÃficos contra H+-ATPases de membrana plasmÃtica de plantas mostrou a induÃÃo de duas isoformas nas membranas plasmÃticas oriundas de plantas cultivadas com 0,2 mM de K+, independentemente da fonte de nitrogÃnio e dos perÃodos de deficiÃncia. SeqÃencias gÃnicas correspondentes a genes de H+-ATPases de membrana plasmÃtica (SBA1 e SBA2), canais (SbAKT1) e carreadores de K+ (SbHAK1) foram selecionadas no genoma do sorgo e seus nÃveis de expressÃo em raÃzes analisados por PCR em tempo real. Os genes SBA1 e SBA2 pertencem, respectivamente, aos grupos II e I da famÃlia das H+-ATPases. Em raÃzes provindas dos cultivos com 0,2 mM de K+ e na presenÃa do Ãon NH4 + os nÃveis dos transcritos de SBA1 e SBA2 foram significativamente expressos a partir do tempo t2 de deficiÃncia de K+, enquanto que na presenÃa do Ãon NO3 - eles foram reduzidos conforme o aumento do tempo de deficiÃncia. Na dose mais alta de K+, os transcritos de SBA1 tiveram sua expressÃo incrementada pela deficiÃncia de K+ em presenÃa do Ãon NH4 + como Ãnica fonte de nitrogÃnio. Ambos os genes tiveram um incremento transitÃrio dos nÃveis dos transcritos no t1 de deficiÃncia de K+ na presenÃa do Ãon NO3 -. Transcritos dos genes SbAKT1 e SbHAK1 nÃo foram detectados. AnÃlises filogenÃticas mostraram que SbAKT à um canal de K+ da famÃlia Shaker, compartilhando origem evolutiva comum com vÃrios canais de K+ de gramÃneas. Os resultados sugerem que a homeostase iÃnica do K+ à alterada pelo Ãon NH4 + em plantas de sorgo. No entanto, a adaptaÃÃo das plantas à presenÃa do Ãon NH4 + envolve a induÃÃo de um sistema altamente eficiente para a aquisiÃÃo de K+, com a participaÃÃo de canais de K+ e da H+-ATPase de membrana plasmÃtica