Compreender os mecanismos que tornam a presença do cobre uma substância tóxica, bem como a regulação da resposta das plantas a sinais e estímulos ambientais tem se tornado um aspecto fundamental da biologia vegetal. Nesse contexto, foi objetivo deste trabalho caracterizar o efeito de diferentes concentrações de cobre, peróxido de hidrogênio (H2O2) e óxido nítrico (NO) sobre a germinação, crescimento inicial, ciclo celular e o metabolismo de Lactuca sativa L., bem como a possível ação protetora do NO sobre a fitotoxicidade do cobre. Para tal, foram realizados três experimentos conduzidos em delineamento experimental inteiramente casualizado. Para caracterizar o efeito do cobre e H2O2 sobre os aspectos fisiológicos e citológicos em L. sativa, sementes foram expostas às concentrações 50; 100; 250 e 500 µM de CuSO4 e 1,0; 2,5; 5,0; 7,5 e 10 mM de H2O2 sendo água destilada utilizada como controle negativo. O cobre não influenciou a germinação (G%) e a biomassa seca (BS), no entanto, comprimento de raiz (CR) e biomassa fresca (BF) foram reduzidos conforme o aumento da concentração. Isso pode ser atribuído a redução do índice mitótico (IM) de 29,02% no tratamento controle para 1,5% na concentração 500 µM de CuSO4. Embora essa concentração tenha sido citotóxica não foi clastogênica nas condições testadas. Para o conteúdo de prolina foi observado um comportamento concentração-dependente e a atividade da superóxido dismutase (SOD) foi significativa. Ressalta-se que o cobre foi citotóxico, porém o sistema antioxidante da planta alvo impediu a peroxidação lipídica das membranas. Para H2O2, houve redução significativa na G% nas concentrações acima de 5 mM. O CR e IM foram negativamente influenciados e apresentaram comportamento concentração- dependente. O mesmo comportamento foi observado para prolina, que apresentou maior acúmulo nas concentrações 7,5 e 10 mM diferindo dos demais tratamentos. Além disso, houve atividade significativa das enzimas SOD e ascorbato peroxidase (APX). Ressalta-se ainda que a SOD teve maior atividade e assim, possivelmente, associada a prolina tenha atenuado a peroxidação lipídica das membranas. A fitotoxicidade do H2O2 interferiu negativamente no crescimento inicial de L. sativa. O efeito protetor do NO foi verificado pela utilização de nitroprussiato de sódio (SNP) como doador de NO. Sementes de L. sativa foram expostas a 250 e 500 µM de CuSO4 e a 100, 250 e 500 µM do agente protetor isoladamente e da combinação dos dois, sendo água destilada utilizada como controle negativo. Não houve diferença significativa para G%. Para CR os tratamentos com 250 e 500 µM de SNP, diferiram entre si e dos demais tratamentos reduzindo o crescimento de maneira concentração-dependente. A combinação SNP mais cobre impediu o efeito fitotóxico desse metal nas maiores concentrações. O organismo-teste exposto a água destilada apresentou IM 26,24%, enquanto nos tratamentos com cobre isoladamente o IM foi 1,36% e 1,18% para as concentrações 250 e 500 µM, respectivamente. Dessa forma, o NO atenuou o efeito citotóxico do cobre, no entanto, isoladamente nas maiores concentrações mostrou-se citotóxico. Para BF houve diferença significativa entre os tratamentos, sendo 250 e 500 µM de cobre aqueles que apresentaram menor acúmulo de biomassa. Quando 250 e 500 µM de SNP foram combinados com 250 µM de cobre os efeitos tóxicos do cobre foram atenuados, pois não houve redução da BF. O acúmulo de prolina corroborou para evidenciar o efeito protetor do NO. A divisão celular, CR e BF foram reduzidos quando L. sativa foi exposta ao cobre. A aplicação exógena de NO foi capaz de reduzir os efeitos deletérios do cobre. / Understanding the mechanisms that make the presence of copper a toxic substance, as well as a regulation of the plants’ response to signals and environmental cues has became a fundamental aspect of Plant Biology. In this context, the goal of this work was to characterize the effect of different concentrations of copper (Cu), hydrogen peroxide (H2O2) and nitric oxide (NO) on the germination, initial growth, cellular cycle and the metabolism of Lactuca sativa L., as well as a possible protector action of NO on the phytotoxicity of the copper. Three experiments were carried out in completely randomized experimental design. To characterize the effect of the copper and H2O2 on the physiological and cytological aspects on L. sativa, seeds were exposed to 50; 100; 250 e 500 µM of CuSO4 and 1.0; 2.5; 5.0; 7.5 e 10 mM of H2O2, being the water used as negative control. The copper did not influence the germination (G%) and the dry matter (BS), however, root length (CR) and fresh matter (BF) was reduced as the concentration increased. This can be attributed to the reduction of the mitotic index (IM) of 29.02% in the control (treatment) to 1.5% in the concentration 500 µM of CuSO4. Although this concentration has been toxic, it was not clastogenic in the tested conditions. To the content of proline, concentration-dependent behavior was observed and the activity of superperoxide dismutase (SOD) was significant. It is noteworthy that the copper was cytotoxic, but the antioxidant system of the target plant prevented the lipid peroxidation of the membranes. To H2O2, it had a significant reduction of G% in the concentrations over 5mM. The CR and IM were negatively influenced and showed concentration-dependent behavior. The same behavior was observed to proline, that present higher accumulation in the concentration of 7.5 e 10 mM, differing of the others treatments. Furthermore, the activity of the enzymes (SOD) and ascorbato peroxidase (APX) was significant. It is noteworthy that the SOD had higher activity and thus, possibly, associated to the proline has attenuated the lipid peroxidation of the membranes. The phytotoxicity of H2O2 interfered negatively in the initial growth of L. sativa. The protector effect of the NO was verified by use of Sodium nitroprusside (SNP) as a donor of NO. Seeds of L. sativa were singly exposed to 250 and 500 µM of CuSO4 and to 100, 250 and 500 µM of the protector factor and to the combination of those two, being the water used as negative control. It has no significant difference for G%. CR treatments with 250 e 500 µM of SNP differed from each other and from the others treatments, reducing the growth in a concentration-dependent behavior. The combination SNP plus copper prevented the phytotoxic effect of this metal in the higher concentrations. The organism-test exposed to water showed IM 26.24%, while the treatments with singly copper the IM was 1.36% e 1.18% for the concentration of 250 and 500 µM, respectively. Thus, NO attenuated the cytotoxic effect of copper, however, singly in the higher concentrations showed itself cytotoxic. BF presented significant difference between treatments, being 250 and 500 µM of copper those that showed lower accumulation of biomass. When 250 and 500 µM of SNP were combined with 250 µM of copper the toxic effects of copper were attenuated, because there was not reduction of BF. The accumulation of proline supports to evidence the protector effect of NO. The cellular division, CR and BF were reduced when L. sativa was exposed to copper. The exogenous application of NO was capable of reducing the deleterious effects of copper.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-06-08T16:52:10Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5343332 bytes, checksum: f2f90ec724baa672785c57612ee8a420 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-08T16:52:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5343332 bytes, checksum: f2f90ec724baa672785c57612ee8a420 (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O Brasil é o maior produtor mundial de café, e o café arábica (Coffea arabica L.) é o mais apreciado pelos países consumidores. Minas Gerais destaca-se como principal estado produtor de café no país, mas suas lavouras apresentam diferentes situações nutricionais, principalmente no teor de micronutrientes, como B e Cu. Condições de deficiência e excesso de nutrientes podem ocasionar o aparecimento de sintomas macroscópicos característicos e prejudicar a produção. Mesmo quando os sintomas macroscópicos não ocorrem, as plantas podem apresentar “fome ou toxidez oculta”, observados apenas anatômica e ultraestruturalmente, ou por avalição do estado nutricional. Sendo assim, objetivou-se avaliar os efeitos de doses de deficiência e excesso de B e Cu sobre os aspectos macroscópicos, anatômicos e ultraestruturais e avaliar o estado nutricional dos cafeeiros cultivados em sistema hidropônico. O cafeeiro pode ser considerado mais tolerante ao excesso de B do que à deficiência, pois sob condições de deficiência menor quantidade de B chega aos ápices caulinares pelo xilema (via apoplasto), o que promove uma série de alterações morfoanatômicas e ultraestruturais nas plantas. A deficiência de B, causa primariamente, alteração na síntese de pectinas durante a formação de novas paredes celulares de primórdios foliares em expansão. Essa alteração desencadearia uma série de processos até a abscisão foliar e, finalmente, morte do meristema apical. Além disso, a destruição dessas regiões associadas à síntese de auxina (AIA) provocaria um desbalanço hormonal em toda a planta e, nas raízes, os níveis inadequados de AIA causariam diferenciação precoce de células e tecidos, formação de raízes ramificadas e encurtadas, até necrose do ápice radicular. Assim, o evento final da deficiência de B seria a diminuição da área do sistema radicular e do potencial de absorção de água e nutrientes. Como ocorre brotação após a abscisão dos órgãos em expansão sob deficiência de B, sugere-se que também ocorra retranslocação deste nutriente pelo floema (via simplástica), das folhas mais velhas para folhas mais novas. O acúmulo de B nas folhas mais novas após a brotação corrobora com essa possibilidade. Em contrapartida, a alteração dos cloroplastos é o sintoma ultraestrutural primordial da deficiência ou do excesso de Cu em folhas de cafeeiros, o que reforça a importância desse nutriente no processo fotossintético. Porém, o atraso no surgimento de sintomas morfoanatômicos da deficiência e do excesso de Cu em cafeeiros pode ser consequência do acúmulo deste nutriente nas raízes e da retranslocação para as folhas mais novas, favorecendo a manutenção de concentrações adequadas na planta. / Brazil is the world's largest coffee producer, and arabica (Coffea arabica L.) is the most specie appreciated by the consuming countries. Minas Gerais stands out as the main coffee producing state in the country, but their crops have different nutrient conditions, especially in the micronutrient content, such as B and Cu. Conditions of deficiency and excess nutrients can cause the appearance of characteristic macroscopic symptoms and impair production. Even when the macroscopic symptoms do not occur, the plants may have "hidden hunger or toxicity," observed only anatomical and ultrastructure, or assessment of nutritional status. Therefore, this study aimed to evaluate the effects of doses of deficiency and excess of B and Cu on the macroscopic, anatomical and ultrastructural aspects and assess the nutritional status of coffee grown hydroponically. The coffee may be considered more tolerant to excessive B than the deficiency. Under conditions of deficiency of B minor amount of B reaches the xylem to the shoot tip (apoplastic pathway), which promotes a series of morphoanatomic and ultrastructural alterations in plants. Deficiency of B, cause primarily, changes in pectin synthesis during the formation of new cell walls of leaf primordia expanding. This change would trigger a series of processes to leaf abscission, and ultimately death of apical meristem. Furthermore, the destruction of these regions associated with auxin synthesis (AIA) would trigger a hormonal disbalance throughout the plant and the roots. In roots, inadequate levels of AIA cause early differentiation of cells and tissues, formation of branched and shortened roots, and necrosis of the apex. Thus, the final event of B deficiency would be to reduce the area of the root system and the potential for absorption of water and nutrients. As occur regrowth after abscission of organs expanding deficiency in B, it is suggested that also this nutrient translocation occurs through phloem (symplastic pathway), older leaves to young leaves. The accumulation of B in younger leaves after regrowth corroborates this possibility. In contrast, the change of chloroplasts is the primary ultrastructural symptom of deficiency or excess Cu in coffee leaves, which reinforces the importance of this nutrient in the photosynthetic process. However, the delay in the onset of morphoanatomic symptoms of deficiency and excess Cu in coffee may be a consequence of the accumulation of this nutrient in the roots and translocation to the younger leaves, favoring the plant rebalancing. .