Mecanismos envolvidos na inibição da nodulação e fixação de N2 pelo NO3- em plantas de soja (Glycine max (L) Merril cv. Santa Rosa) cultivadas em hidroponia

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Puiatti, Mario, 1954-
Data de Publicação: 1997
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1584937
Resumo: Orientador: Ladaslaw Sodek
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spelling Mecanismos envolvidos na inibição da nodulação e fixação de N2 pelo NO3- em plantas de soja (Glycine max (L) Merril cv. Santa Rosa) cultivadas em hidroponiaSojaNitrogênio - FixaçãoAminoácidosOxigênioEtilenoHidroponiaOrientador: Ladaslaw SodekTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: Nitrogênio combinado, especialmente N03- exerce dois efeitos inibitórios fundamentais na associação simbiótica Bradyrhizobium-soja. Um deles é exercido no processo de nodulação, interferindo, possivelmente, desde as primeiras trocas de comunicação rizobia-planta, através da interferência nos sinais moleculares envolvidos nessa comunicação, até a síntese da N2ase do bacteróide e a sua entrada em funcionamento ativo. Em nódulos já formados, com a N2ase fixando ativamente N2 N03-atua inibindo a atividade da N2ase, e por conseguinte, a redução de N2 a NH4 + . Embora esses dois efeitos sejam conhecidos há cerca de um século, e durante esse tempo várias hipóteses terem sido formuladas, persistem, ainda hoje, dúvidas quanto ao(s) mecanismo(s) envolvido(s). Em razão de pesquisas recentes terem associado a possibilidade do envolvimento de etileno com o efeito inibitório de N03- na nodulação, e do envolvimento de N03- limitando O2 para a atividade fixadora de N2 de nódulos já formados, realizamos esse trabalho, o qual, além de investigar alguns aspectos gerais do mecanismo de inibição da nodulação e da fixação de N2 pelo N03- em nódulos de soja, teve como objetivos específicos: a) verificar o envolvimento de etileno na inibição da nodulação e da fixação de N2 pelo N03- ; b) verificar o envolvimento de uma possível limitação de O2 na inibição da fixação de N2 pelo N03-. Para verificar o possível envolvimento de etileno na inibição da nodulação e fixação de N2 pelo N03-, foram realizados dez experimentos (dois em vermiculita e oito em hidroponia). Para verificar a possível limitação de O2 há atividade de fixação de N2 do nódulo já formado, foram conduzidos cinco experimentos, submetendo plantas adultas, noduladas, inoculadas e cultivadas em vermiculita até a frutificação, fixando ativamente N2, a tratamentos de hidroponia e/ou N03- por períodos variáveis de até nove dias. Baseado nos resultados obtidos, concluímos que: inibidores da síntese de etileno (Co e A VG), não foram eficientes em prevenir a planta de soja do efeito inibitório de N03 na nodulação, nem na atividade fixadora de N2 do nódulo. Por outro lado, AIA (1,0 µM), apresentou alguns indícios de estar envolvido no processo da nodulação, prevenindo-a, parcialmente, do efeito inibitório de N03, todavia, AIA também não foi eficaz em prevenir a atividade fixadora de N2 dos nódulos do efeito inibitório de N03-. Além isso, AIA (1,0 µM), alterou as proporções dos aminoácidos livres presentes nos exsudatos do xilema, aumentando grandemente aspartato e diminuindo glutamina e asparagina, além de impedir o aumento de asparagina e a diminuição de aspartato proporcionados pelo N03- (4,0 mM). Hidroponia, mesmo com borbulhamento permanente da solução nutritiva com ar, inibiu atividade de fixação de N2 dos nódulos, sugerindo que o sistema limita O2 para a atividade da N2ase do bacteróide. Além disso, hidroponia proporcionou a diminuição de asparagina e de glutamina nos exsudatos do xilema, e um aumento muito grande de aspartato, embora não tenha sido possível explicar esse aumento de aspartato em termos do catabolismo de asparagina pela ação da asparaginase em nódulos. N03- inibiu a nodulação e a atividade de fixação de N2 dos nódulos, sendo a última mais sensível a esse efeito inibitório; além disso, o efeito inibitório foi manifestado com maior intensidade em hidroponia do que em vermiculita, sugerindo que N03- atue limitando ainda mais O2 para a atividade de fixação de N2 do nódulo. N03- em aerobiose (vermiculita ou hidroponia com aeração) promoveu aumento de asparagina e diminuição de glutamina nos exsudatos do xilema. Anaerobiose (anoxia parcial ou total), principalmente associada ao N03-, promoveu diminuição de asparagina, glutamina e aspartato nos exsudatos do xilema, e aumento acentuado de a lanina e serina. A atividade de fixação de N2 do nódulo foi diretamente proporcional ao teor de ureídeos totais presentes nos exsudatos do xilema e inversamente proporcional ao teor de N03-; todavia o teor de aminoácidos livres totais demonstrou ser uma característica pouco associada à atividade fixadora de N2 dos nódulos. O teor de Lb, dentro de cada tratamento, variou proporcionalmente ao de proteína solúvel total, apresentando menores teores os tratamentos de estresse de O2 associado com NO3- (hidroponia +NO3- e sem aeração); todavia a resposta da Lb aos tratamentos aplicados não foi muito expressiva, sugerindo que a Lb pode não ser um dos principais fatores limitantes do processo de fixação de N2 em nódulos de sojaAbstract: Mechanisms involved in inhibition of nodulation and N2 fixation process by NO3- in soybean plants (Glycine max (L.) Merril cv. Santa Rosa) cultivated by hydroponics technique. Combined nitrogen, especially N03-, performs two fundamental inhibitory effects in the Bradyrhizabium-saybean symbiotic association. One of them is performed during nodulation, and it interferes from the first communication exchanges rhizoid-plant, by means of the interference in the molecular signals which are involved in this communication exchanges, up to the bacteroid N2ase synthesis and its entry into the active functioning. N03- works as an inhibitor of the N2ase activity, in the already farmed nodules with the N2ase actively fixating the N2, and consequently inhibits the N2 a NH4 + reduction. In spite of these two effects being already known far around one century, and that during this time many hypothesis have been formulated, doubts in relation to the mechanism(s) which is(are) involved. Thanks to recent researches having associated the possibility of ethylene having he inhibitory effect aver the N03- in nodulation, and to the involvement of N03-, which limits O2 in the N2 fixating activity of the already farmed nodules, we have as well as making this work - in which, we investigate same general aspects of the nodulation inhibition mechanism and the N2 fixing by the N03- in soybean nodules - aimed on specific objectives such as: a) check on the involvement of ethylene in the nodulation inhibition mechanism and the N2 fixating by the. N03-, b) verify the involvement of a possible O2 limitation in the inhibiting mechanism of the N2 fixing by N03-. Ten experiments (two on vermiculite and the other eight on hydroponics) were performed in order to verify the possible involvement of ethylene in N03- nodulation inhibition and N2 fixation. Five experiments were done in order to check on the possible O2 limitation in the N2 fixating activity present in the already formed nodule, by subjecting adult plants, which were modulated, inoculated and cultivated in vermiculite up to its fructification, which was an activity that actively fixed the N2, to the hydroponics treatments and/or N03- for varied periods of up to nine days. We have concluded, based on the results which were obtained, that: inhibitors of the ethylene synthesis (Co and AVG), were not efficient in protecting the soybean plant from the inhibitory effect of the N03- in the nodulation, neither in the nodule N2 fixating activity. On the other hand, AIA (1,0 µM), presented some possibilities of it being involved in the nodulation process, which partially prevents the inhibitory effect of the N03- however, AIA was also not efficient in preventing the nodule N2 fixating activity, from the N03- inhibiting effect. However, AIA (1,0 µM), has altered the proportions of the free amino acids which are present in the xylem exudates, greatly enlarging aspartic acid and decreasing glutamine and asparagines, as well as stopping the asparagines increase and the aspartic acid decrease caused by the N03- (4.0 mM) . Hydroponics, even with a constant bubbling of the nutritive solution with air, has inhibited the nodules N2 fixating activity, which suggests that the system limits O2 for the N2ase activity of the bacteroid. Also, hydroponics has caused the decrease of asparagines and of glutamine in the xylem exudates, and a great a spartatic acid increase; a though it was not possible to explain this aspartic acid increase concerning the asparagines catabolism through the action of the asparagines in the nodules. N03- has inhibited the nodulation and the nodule N2 fixating activity, but the latter is more sensitive to this inhibitory effect. Besides, the inhibitory effect has been manifested more intensively in hydroponics than in vermiculite, suggesting that N03- would proceed restricting even more the O2 for the nodule N2 fixing activity. N03- in aerobic conditions (vermiculite or hydroponics with aeration) promoted the asparagines increase and the glutamine decrease in the xylem exudate. Anaerobic conditions (partial or total anoxia), especially when it is associated to N03-, caused the decrease of asparagine, glutamine and aspartic acid in the xylem exudate, and a great increase of alanine and serine. The nodule N2 fixating activity, was directly proportional to the total ureides amount present in the xylem exudate, and inversely proportional to .the N03-, does, the total amount of free amino acids, has shown to be a kind of characteristic which is not much associated to the nodule N2 fixating activity. The Lb amount, in each treatment, varied proportionally to the total amount of soluble protein, presenting lower amounts in 02associated to N03- (hydroponics +N03- and without aeration) stress treatment. However the Lb answers to the applied treatments were not toa expressive, which suggests that the Lb cannot be one of the main limiting factors of the soybean nodule N2 fixating processDoutoradoDoutor em Ciências[s.n.]Sodek, Ladaslav, 1941-Lopes, Eli SidneyMagalhaes, Jose RonaldoSchiavinato, Marlene AparecidaMazzafera, PauloUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de BiologiaPrograma de Pós-Graduação em Ciências BiológicasUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASPuiatti, Mario, 1954-19971997-08-07T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf222f.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1584937PUIATTI, Mario. Mecanismos envolvidos na inibição da nodulação e fixação de N2 pelo NO3- em plantas de soja (Glycine max (L) Merril cv. Santa Rosa) cultivadas em hidroponia. 1997. 222f Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1584937. Acesso em: 2 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/116464porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2017-02-18T02:37:49Zoai::116464Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2017-02-18T02:37:49Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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