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Previous issue date: 2017-02-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O alumínio (Al) é um metal tóxico para a maioria das espécies cultivadas e se liga primariamente a tecidos, estruturas e organelas não fotossintetizantes, o que evita, por consequência, o contato do metal com os cloroplastos. Entretanto, em Rudgea viburnoides, espécie nativa de Cerrado hiperacumuladora de Al, o metal foi detectado nos cloroplastos sem que efeitos nocivos fossem verificados. Por isso, neste trabalho, dados estruturais, fisiológicos e metabólicos de R. viburnoides foram comparados com os de Alibertia edulis, espécie nativa de Cerrado não acumuladora de Al, visando avaliar os possíveis efeitos do acúmulo de Al nos cloroplastos. Em área de Cerrado strictu sensu da Floresta Nacional (FLONA) de Paraopeba – MG, folhas de primeiro e terceiro nó de ambas as espécies foram selecionadas para quantificação de nutrientes, histolocalização do Al, análise estrutural e química sob microscopia eletrônica de transmissão, avaliação de parâmetros fotossintéticos e de fluorescência, além da análise do metabolismo primário e secundário. A concentração de Al nas folhas de A. edulis foi próxima de 1g Al kg -1 de matéria seca (MS), enquanto em R. viburnoides, folhas de primeiro nó acumularam 10 g Al kg -1 MS e as de terceiro, 16 g Al kg -1 MS. Apesar do elevado acúmulo de Al, as espécies estudadas não apresentaram limitação na absorção de nutrientes e houve relação entre a maior concentração de Ca, Mg e Fe e a maior concentração de Al em folhas de terceiro nó de R. viburnoides. A histolocalização do Al confirmou a presença do metal em folhas de R. viburnoides inclusive no interior dos cloroplastos, enquanto em A. edulis o resultado do teste foi negativo. Cloroplastos saudáveis com a presença de plastoglóbulos foram observados em folhas de ambas as espécies e, naquelas de terceiro nó de R. viburnoides, o maior número de plastoglóbulos foi associado ao sequestro de Al no seu interior. Apesar de A, g s e E terem sido maiores em folhas de primeiro nó de R. viburnoides, folhas do terceiro nó apresentaram médias equivalentes às de folhas de terceiro nó de A. edulis. Com isso, junto aos dados de fluorescência, não foi constatada limitação fotoquímica na fotossíntese em nenhuma das espécies. A. edulis apresentou concentrações maiores de amido, aminoácidos e proteínas em relação a R. viburnoides, sugerindo que, na segunda espécie, estes compostos foram degradados e os esqueletos de carbono foram desviados do metabolismo primário para a produção de compostos fenólicos, como flavonoides e fenilpropanoides, os quais agem como antioxidantes e são capazes de quelar o Al. A elevada concentração de Al nas folhas de R. viburnoides e a presença do metal nos cloroplastos não gerou comprometimento estrutural e/ou fisiológico da organela, devido aos ajustes metabólicos que a espécie apresentou. O processo de destoxificação de Al foi constituído pelo maior teor de Ca, Mg e Fe nas folhas, pelo maior número de plastoglóbulos e pelo investimento em vias de biossíntese de compostos fenólicos em R. viburnoides. / Aluminum (Al) is a toxic metal to most cultured species and binds primarily to non- photosynthetic tissues, structures and organelles, thereby avoiding metal contact with chloroplasts. However, in leaves of Rudgea viburnoides, a Cerrado native species, Al hyperaccumulator, the metal was detected in the chloroplasts without no harmful effects. Therefore, in this work, structural, physiological and metabolic data of R. viburnoides were compared with those of Alibertia edulis, a Cerrado native species, Al non-accumulator, to evaluate the possible effects of Al accumulation in chloroplasts. In the Cerrado strictu sensu area at the Floresta Nacional (FLONA) de Paraopeba - MG, first and third node leaves of both species were selected for nutrient quantification, Al histolocalization, structural and chemical analysis under transmission electron microscopy, photosynthetic and fluorescence parameters, as well as the analysis of primary and secondary metabolism. The Al concentration in the leaves of A. edulis was close to 1g Al kg -1 of dry matter (DM), whereas in R. viburnoides, first node leaves accumulated 10g Al kg -1 DM and those of third, 16g Al kg -1 DM. In spite of the high Al accumulation, the studied species did not present limitation on nutrient uptake and there was a relation between the highest Ca, Mg and Fe concentration and the highest Al concentration in third node leaves of R. viburnoides. The Al histolocalization confirmed the presence of the metal in leaves of R. viburnoides including inside the chloroplasts, whereas in A. edulis the test result was negative. Healthy chloroplasts with the presence of plastoglobuli were observed in leaves of both species and, in those of third node of R. viburnoides, the greater number of plastoglobuli was associated to the Al sequestration in its interior. Although A, gs and E were larger in first node leaves of R. viburnoides, third node leaves presented mean equivalent to that of third node leaves of A. edulis. Thus, together with the fluorescence data, no photochemical limitation was observed in photosynthesis in any of the species. A. edulis showed higher concentrations of starch, amino acids and proteins than R. viburnoides, suggesting that, in the second species, these compounds were degraded and the carbon skeletons were diverted from the primary metabolism to the production of phenolic compounds such as flavonoids and phenylpropanoids, which act as antioxidants and are able to chelate Al. The high Al concentration in the leaves of R. viburnoides and the presence of the metal in the chloroplasts did not generate structural and/or physiological involvement of the organelle due to the metabolic adjustments presented. The Al detoxification process consisted of the higher Ca, Mg and Fe content in the leaves, the higher number of plastoglobuli and the investment in biosynthesis pathways of phenolic compounds in R. viburnoides.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:123456789/21131 |
| Date | 22 February 2017 |
| Creators | Santana, Brenda Vila Nova |
| Contributors | Nesi, Adriano Nunes, Azevedo, Aristéa Alves |
| Publisher | Universidade Federal de Viçosa |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFV, instname:Universidade Federal de Viçosa, instacron:UFV |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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