Aluminum concentration, nutritional status and metabolite profile in native Cerrado species with different resistance strategies to the metal

• Autor(a) principal: Silva, Samara Arcanjo e
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: LOCUS Repositório Institucional da UFV
• Texto Completo: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/21133
• topic: Solos ácidos; Química do solo; Alumínio - Resistência de materiais; Plantas dos cerrados; Cerrados; Botânica

O alumínio (Al) é o elemento metálico mais abundante da crosta terrestre. Sua toxidez depende não somente da concentração total de Al no solo, mas também da forma química, a qual é altamente dependente do pH do solo. Em solos ácidos (com pH menor que 5,5), o Al é solubilizado e formas tóxicas como Al 3+ (Al trocével) são liberadas na rizosfera, interferindo no crescimento e funcionamento das raízes e limitando a produtividade das culturas. Apesar disso, a vegetação natural que cresce em solos ácidos, como os do Cerrado, tem desenvolvido estratégias para lidar com altas concentrações de Al 3+ , mas, infelizmente, pesquisas focando seus mecanismos de resistência ainda são escassas. Neste estudo nós testamos a hipótese de que as estratégias de resistência ao Al são características constitutivas e não dependem da concentração do metal nos solos. Para isso, foram determinados a concentração e os sítios de deposição de Al na parte aérea de plantas de Eugenia dysenterica, Qualea parviflora e Q. multiflora, espécies nativas do Cerrado crescendo naturalmente em solos ácidos com fertilidade e toxidez de metais variável. As adaptações nutricionais e metabólicas destas plantas tamém foram analizadas. As concentrações de Al e nutrientes nas amostras de solo foram determinadas por microfluorescência de raios-x por energia dispersiva (μFRXED), enquanto que nas amostras vegetais elas foram avaliadas por espectrometria de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado e μFRXED. O mapeamento do Al nas amostras vegetais foi realizado por teste histoquímico, sonda de raios-x acoplada à microscopia eletrônica de varredura e μFRXED. As adaptações metabólicas foram avaliadas por análises espectrofotométricas e de cromatografia gasosa com espectrometria de massas. E. dysenterica cerca de 0,5 g Al kg -1 MS na parte aérea. Em contraste, a concentração do metal na parte aérea de Q. parviflora e Q. multiflora foi maior que 15,0 e 20,0 g Al kg -1 MS, respectivamente, em todos os sítios de coleta. Q. parviflora foi capaz de hiperacumular Al mesmo em solo com concentração negligenciável de Al +3 . As paredes pectocelulósicas foram os principais sítios de depósito de Al, mas ele também foi localizado em paredes celulares suberificadas e cloroplastos. A concentração de Al nas espécies apresentou diferentes correlações com os atributos químicos dos solos. Em Q. parviflora e E. dysenterica, ela foi positivamente correlacionada com solos mesotróficos, e em Q. multiflora com solos distróficos. Em geral, os níveis de nutrientes em E. dysenterica foram menores e mais influenciados pela concentração de Al total no solo, contudo, não foi observada deficiência nutricional. Os níveis de K, P e S em Q. multiflora foram aumentados em plantas com maior acúmulo de Al. As análises metabólicas demonstraram que os níveis de clorofila, nitrato, aminoácidos totais, proteínas insolúveis, fenóis e substâncias reativas com ácido tiobarbitúrico foram maiores em folhas de E. dysenterica. Em contraste, Q. parviflora teve maior concentração de tióis não proteicos e foi mais eficiente em evitar a peroxidação lipídica. A síntese de osmólitos compatíveis e de desidroascorbato foi aumentada em ambas as espécies em solos com alta toxidez de metais. Q. parviflora também apresentou níveis aumentados de malato e succinato. A análise conjunta dos resultados confirma a hipótese de que a natureza não acumuladora de E. dysenterica e a hiperacumuladora de Al das espécies de Qualea não depende da concentração de Al nos solos e suporta a teoria de que espécies adaptadas a solos ácidos têm mecanismos que as permitem lidar com a toxidez do Al e evitar a deficiência nutricional induzida por este metal. Q. parviflora, em especial, parece ter mecanismos que alteram a disponibilidade de Al no solo, o que permite que ela hiperacumule o metal mesmo em solo com concentração negligenciável de Al +3 . Os resultados acerca das adaptações metabólicas reforçam a hipótese de que fenóis, tióis e ácidos orgânicos estão envolvidos na destoxificação de Al e espécies reativas de oxigênio (EROs) em espécies hiperacumuladoras de Al. Por sua vez, as adaptações metabólicas envolvidas na eliminação de EROs em E. dysenterica, tais como produção de fenóis e desidroascorbate, não foram suficientes para controlar o estresse oxidativo em solos com alta toxidez de metais.