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Previous issue date: 2011-10-10 / Plant metabolism is sensitively to changes in oxygen availability by waterlogging. The
immediate consequences of oxygen depletion are the activation of anaerobic
metabolism and a reduction in energy production. This study aimed to evaluate the
fermentative metabolism in soybean [Glycine max (L.) Merrill] roots and nodules
under hypoxia and post-hypoxia conditions. Two experiments were conducted in
greenhouse conditions with soybean genotypes Fundacep 53 RR and BRS Macota
grown in 3L pots containing vermiculite as substrate, in association with
Bradyrhizobium elkanii. The treatments were applied when the plants reached the R2
stage (reproductive). Experiment I - the root system of plants was subjected to
hypoxia by fitting a second pot without holes and flooded with nutrient solution diluted
to one-third of the original, in order to keep a blade of 20 mm on the surface of the
substrate. Plants were maintained flooded for eight days, and so the pot without
drilling holes was removed for recovery assessment. Non-waterlogging plants were
maintained as control (normoxic condition). The activities of fermentation enzymes,
alcohol dehydrogenase (ADH), pyruvate decarboxylase (PDC) and lactate
dehydrogenase (LDH) were quantified in roots and nodules collected at 2, 4, 6 and 8
days after flooding or recovery . Experiment II - soybean plants were transferred to
a hydroponic system and roots were subjected to hypoxia by flowing N2 gas during
24 and 72 h. For recovery, plants returned to vermiculite for 24 and 72 h. A control
group of plants was maintained in vermiculite.The enzymatic activities of ADH, PDC
and LDH, levels of anaerobic metabolites (ethanol, lactate and pyruvate) and
carbohydrate content (sucrose, soluble sugars, starch and water soluble
polysaccharides) were quantified in roots and nodules. The experiments were
completely randomized with four replications and data were analyzed by ANOVA and
compared by the Tukey test (P 0.05). Experiment I - activities of ADH, PDC and LDH
increased significantly in roots and nodules of flooded plants and decreased during
recovery. Fundacep 53 RR responded more effectively to treatments effects.
Experiment II - the activity of ADH, PDC and LDH enzymes, as well as the content of
ethanol and lactate, increased with hypoxia in roots and nodules, and returned to
pre-hypoxic levels with the recovery in both genotypes. The pyruvate content
increased in nodules and decreased in roots, sugars and sucrose levels increased in
roots and decreased in nodules under hypoxia for both genotypes. Fundacep RR 53 was more responsive to the effects caused by hypoxia and post-hypoxia than BRS
Macota. The effects were more pronounced in plants subjected to hypoxia by
hydroponic system due to the rapid depletion of oxygen in the solution. / O metabolismo das plantas reage sensivelmente às mudanças de disponibilidade de
oxigênio impostas pelo alagamento. Uma das consequências imediatas da depleção
do oxigênio é a ativação do metabolismo anaeróbico e uma redução significativa na
produção de energia. Este trabalho teve por objetivo avaliar o metabolismo
fermentativo em raízes e nódulos de soja [Glycine max (L.) Merril] sob condições de
hipoxia e pós-hipoxia. Para isso dois experimentos foram conduzidos em casa de
vegetação com os genótipos Fundacep 53 RR e BRS Macota, cultivados em vasos
de 3L contendo vermiculita como substrato, em associação com Bradyrhizobium
elkanii. Os tratamentos foram aplicados quando as plantas atingiram o estádio R2
(reprodutivo). Experimento I - o sistema radicular da soja foi submetido à hipoxia
pelo encaixe de um segundo vaso sem perfurações e inundado com solução
nutritiva diluída a 1/3 da concentração original, de forma a se manter uma lâmina de
20 mm sobre a superfície do substrato. A inundação das plantas foi conduzida por 8
dias, após este período foi retirado os vasos sem perfurações para avaliação da
recuperação. O material vegetal foi coletado no 2º, 4º, 6º e 8º dia após a inundação
(DAI) ou recuperação (DAR), juntamente com seus respectivos controles (mantidos
em normoxia) para a dosagem da atividade das enzimas fermentativas, álcool
desidrogenase (ADH), piruvato descarboxilase (PDC) e lactato desidrogenase (LDH)
em raízes e nódulos. Experimento II - as plantas foram transferidas para um sistema
hidropônico e submetidas à hipoxia do sistema radicular pelo borbulhamento de N2
gasoso por 24 e 72 h ou mantidas em vermiculita (controle). Posteriormente
retornaram para vermiculita sob condições de normoxia por 24 e 72 h. Foram
avaliadas a atividade das enzimas ADH, PDC e LDH , metabólitos anaeróbicos
(etanol, lactato e piruvato) e conteúdo de carboidratos (sacarose, açúcares solúveis
totais, amido e polissacarídeos solúveis em água) em raízes e nódulos. O
delineamento foi inteiramente casualizado com quatro repetições. Os dados foram
submetidos à ANOVA e as médias comparadas pelo teste de Tukey a 5% de
probabilidade. No experimento I a inundação promoveu aumento significativo da
atividade da ADH, PDC e LDH, bem como a diminuição da atividade com a
recuperação em raízes e nódulos. Fundacep 53 RR respondeu de forma mais
efetiva aos tratamentos. No experimento II, a atividade das enzimas ADH, PDC e
LDH, bem como os teores de etanol e lactato, aumentaram com a hipoxia em raízes e nódulos e retornaram aos níveis pré-hipóxicos com a recuperação em ambos os
genótipos. O teor de piruvato aumentou nos nódulos e diminuiu nas raízes e os
teores de açúcares e sacarose aumentaram nas raízes e diminuíram nos nódulos
em hipoxia para ambos os genótipos. Fundacep 53 RR foi mais responsiva aos
efeitos provocados pela hipoxia e pós-hipoxia que BRS Macota. Os efeitos foram
mais pronunciados nas plantas submetidas à hipoxia pelo sistema hidropônico em
função da rápida depleção do oxigênio na solução.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpel.edu.br:123456789/2052 |
| Date | 10 October 2011 |
| Creators | Borella, Junior |
| Contributors | CPF:20749422068, http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787491U0, Amarante, Luciano do, Moraes, Dario Munt de |
| Publisher | Universidade Federal de Pelotas, Programa de Pós-Graduação em Fisiologia Vegetal, UFPel, BR, Biologia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPEL, instname:Universidade Federal de Pelotas, instacron:UFPEL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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