Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this study, effects of mercury (Hg) in cucumber seedlings (Cucumis sativus L.) and maize (Zea Mays L.) hybrids, and Hg and Zn association in maize hybrids were investigated through the analysis of biochemical and physiological parameters. The biochemical parameters analyzed in C. sativus were: antioxidant enzyme activities (catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX) and superoxide dismutase (SOD)), and the non-enzymatic antioxidant levels
(ascorbic acid (ASA), carotenoids, and non-protein thiol content (NPSH)). The thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), chlorophyll, carbonyl protein, hydrogen peroxide (H2O2) contents and the δ-aminolevulinic acid dehydratase (δ-ALAD) activity were also determined. The growth of C. sativus was evaluated based on dry (DM) and fresh matter (FM), as well as on root and shoot length.
Cucumber seedlings were exposed to 0 to 500 μM of HgCl2 for 10 and 15 days. The results showed that Hg was absorbed by the growing cucumber seedlings, and its content was greater in roots than in shoot. A reduction in root and shoot length was observed at all concentrations and time points tested. In the concentration of 50 μM HgCl2 root FM of 15-day-old seedlings increased, but it
was reduced at the other concentrations. For 10-day-old seedlings, a reduction in root and shoot FM was observed. Regarding shoot DM, there was an increase at 500 μM on days 10 and 15, and in the concentration of 250 μM
HgCl2 on day 15. Furthermore, a significant reduction in shoot DM at all tested concentrations was observed. The results showed higher levels of TBARS and carbonyl protein as well as a chlorophyll content reduction in seedlings exposed to 250 and 500 μM HgCl2. An increase in CAT and SOD activities, on days 10 and 15, respectively, exposed to 50 μM HgCl2 was observed, whereas at 500 μM HgCl2, there was a marked inhibition. An inhibition of APX enzyme at 250 and 500 μM HgCl2 on days 10 and 15 was observed. Moreover, 10-day-old seedlings presented H2O2 levels reduced at 250 JM HgCl2 and increased at 500 JM HgCl2. Non-enzymatic antioxidants such as NPSH, AsA and carotenoids
were increased at all concentrations, except carotenoid levels, which were reduced at higher concentrations of HgCl2. δ-ALA-D activity increased at 50 JM HgCl2 on day 15, and was inhibited at higher concentrations. The effect of the metal toxicity in three maize hybrids, BR205, 30F71 and 32R21, in nutritive solution, was studied analyzing the following parameters after Hg exposure (0 100 JM Hg): growth, tissue Hg concentration and δ-ALAD activity. The results showed a higher uptake of Hg by maize hybrids, mostly in roots. The root and shoot growth was reduced at all tested concentrations. A similar response was also observed for DM and FM of roots and shoot. These hybrids showed inhibition in a dose-dependent manner in δ-ALA-D activity. However, 32R21 δ- ALA-D activity was inhibited by metal only at concentrations exceeding 50 JM Hg. The enzyme activity from 30F71 was not changed by Hg. In vitro studies showed that Hg inhibits the δ-ALA-D activity in a concentration-dependent manner and this inhibition was mixed. In order to investigate the antioxidant role
of zinc under stress condition caused by Hg, the mechanisms of metal toxicity in two maize hybrids, BR205 e 32R21, in nutritive solution, were studied. The parameters analyzed in maize hybrids after 25 JM Hg and Zn (50, 100 and 200 JM Zn) exposures were: growth, tissue Hg and Zn concentrations, antioxidant enzymes activities (CAT, APX and SOD) and non-enzymatic antioxidants (AsA, NPSH and carotenoids). The H2O2 and carbonyl protein, δ-ALA-D activity and chlorophyll levels were also evaluated. The results of interaction between Hg and Zn indicated reduced Hg levels in treatments with 25 JM Hg + 50 JM Zn.
Treatments using 25 JM Hg + Zn were effective in reducing the root carbonyl protein in 32R21, and H2O2 in BR205, increased by Hg exposure. Hg inhibited SOD and CAT activities in BR205 shoot, whereas APX activity was increased. However, Zn supplementation increased CAT and APX activities. In the 32R21, Hg reduced shoot APX activity and treatments with 25 JM Hg + 200 JM Zn
increased its activity. Moreover, in vitro studies with Hg e/or Zn showed activation of antioxidant enzymes especially in the shoot. The results showed that Zn abolished the growth of maize hybrids which had been reduced by 25 JM Hg. The Hg reduced chlorophyll b content in maize hybrids, but only the concentration of 100 JM Zn was effective in restoring chlorophyll b levels.
Treatments with Zn induced accumulation of NPSH, which was reduced by Hg exposure. Mercury induced a reduction in the growth and AsA levels from maize hybrids, and only the growth and fresh matter were restored by supplementation
with Zn. Treatments with Hg inhibited δ-ALA-D activity from BR205, whereas supplementation with Zn at treatments with Hg restored the enzyme activity. However, in vitro studies showed that Zn did not prevent the inhibition of δ-ALAD activity caused Hg. Our results suggest that Hg induced oxidative stress in cucumber and maize seedlings. However, Zn has played an important role in fighting Hg toxicity, acting in ROS modulation and NPSH induction, allowing the growth of maize hybrids, even in the presence of Hg. / Neste estudo, foram investigados através da análise de parâmetros bioquímicos e fisiológicos os efeitos do mercúrio (Hg) em plântulas de pepino (Cucumis sativus L.) e em híbridos de milho (Zea mays L.), e a associação do Hg com o Zn em híbridos de milho. Os parâmetros bioquímicos analisados para C. sativus foram: as atividades de enzimas antioxidantes (catalase (CAT), ascorbato peroxidase (APX) e superóxido dismutase (SOD)) e os níveis dos antioxidantes não-enzimáticos (ácido ascórbico (AsA), carotenóides e tióis nãoprotéicos (NPSH)). Os conteúdos de substância reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), clorofila, proteína carbonil, peróxido de hidrogênio (H2O2) e a atividade da δ-aminolevulinato desidratase (δ-ALAD) foram também
determinados. O crescimento de C. sativus foi avaliado baseado na matéria seca (MS) e fresca (MF), e comprimento de raízes (R) e parte aérea (PA). As plântulas de pepino foram expostas de 0 a 500 μM de HgCl2 durante 10 e 15 dias. Os resultados demonstraram que o Hg foi absorvido pelas plântulas de pepino, e seu conteúdo foi maior nas R que na PA. Além disso, uma redução no comprimento das R e da PA foi observada em todas as concentrações e tempos testados. Na concentração de 50 μM HgCl2 a MF das R aos 15 dias
aumentou, mas foi reduzida nas outras concentrações. Para as plântulas com 10 dias, foi observada uma redução na MF de R e PA. Em relação à MS das R, houve um aumento na concentração de 500 μM, ambos aos 10 e 15 dias, e
também na concentração de 250 μM HgCl2 aos 15 dias. Além disso, uma redução significativa na MS da PA foi observada em todas as concentrações testadas. Os resultados mostraram níveis elevados de TBARS e proteína carbonil, e uma redução no conteúdo de clorofila em plântulas expostas a 250 e 500 μM HgCl2. Um aumento na atividade da CAT e SOD foi observado, respectivamente aos 10 e 15 dias de exposição a 50 μM HgCl2, embora a 500 μM HgCl2, houve uma marcada inibição. Também, tanto aos 10 quanto aos 15 dias, foi observada uma inibição na atividade da enzima APX a 250 e 500 μM HgCl2. Além disso, as plântulas com 10 dias tiveram os níveis de H2O2 reduzidos a 250 JM HgCl2 e aumentados a 500 JM HgCl2. Os antioxidantes não-enzimáticos tais como os NPSH, AsA e carotenóides aumentaram em todas as concentrações, exceto os níveis de carotenóides que reduziram em concentrações altas de HgCl2. A atividade da δ-ALA-D aumentou a 50 JM de HgCl2 aos 15 dias, e foi inibida em concentrações altas. Com o propósito de estudar o efeito do metal em três híbridos de milho, BR205, 30F71 e BR205,
em solução nutritiva, os seguintes parâmetros foram analisados para os híbridos após exposição ao Hg (0 100 JM Hg): o crescimento, a concentração de Hg nos tecidos e a atividade da δ-ALA-D. Os resultados indicaram uma alta
captação do Hg pelos híbridos de milho, principalmente nas R. O crescimento das R e PA foram reduzidos em todas as concentrações testadas. Uma resposta similar também foi observada para a MS e MF das R e PA. Estes híbridos mostraram inibição de maneira dose-dependente na atividade da δ- ALA-D. Contudo, a atividade da δ-ALA-D de 32R21 foi inibida pelo metal apenas em concentrações superiores a 50 JM Hg e a atividade da enzima do híbrido 30F71 não foi afetada pelo mercúrio. Os estudos in vitro mostraram que
o Hg inibiu a atividade da δ-ALA-D de maneira dependente da concentração e esta inibição foi mista. Com o objetivo de investigar o papel antioxidante do Zn frente ao estresse causado pelo Hg foram estudados os mecanismos de
toxicidade do metal em dois híbridos de milho, BR205 e BR205, em solução nutritiva. Os parâmetros analisados para os híbridos de milho após exposição ao Hg (25 JM Hg) e ao Zn (50, 100 e 200 JM Zn) foram: o crescimento, a concentração de Hg e Zn nos tecidos, a atividade de enzimas antioxidantes
(CAT, APX e SOD) e os níveis de antioxidantes não-enzimáticos (AsA, NPSH e carotenóides). Os conteúdos de H2O2 e proteína carbonil, a atividade da δ-ALAD e os níveis de clorofila foram avaliados. Os resultados da interação entre Hg e Zn indicaram níveis reduzidos de Hg nos tratamentos com 25 JM Hg + 50 JM Zn. Os tratamentos utilizando 25 JM Hg + Zn foram efetivos em reduzir os níveis de proteína carbonil das R em 32R21 e de H2O2 em BR205, aumentados
pela exposição ao Hg. Na PA de BR205 o Hg inibiu as atividades da SOD e CAT, enquanto a APX foi ativada. No entanto, a suplementação com Zn aumentou as atividades da CAT e APX. Em 32R21, o Hg reduziu a atividade da APX da PA e o tratamento com 25 JM Hg + 200 JM Zn aumentou a atividade desta enzima. Além disso, os estudos in vitro com Hg e/ou Zn mostraram a ativação das enzimas antioxidantes especialmente na PA. Os resultados mostraram que o Zn restaurou o crescimento dos híbridos de milho que haviam
sido reduzidos por 25 JM Hg. O Hg reduziu os níveis de clorofila b nos híbridos de milho, mas apenas a concentração de 100 JM Zn foi efetiva em restabelecer os níveis de clorofila b. Os tratamentos com Zn promoveram uma acumulação
de NPSH, reduzidos pela exposição ao Hg. O Hg reduziu o crescimento e os níveis de AsA dos híbridos de milho e apenas o comprimento e a massa fresca foram restabelecidos pela suplementação com Zn. Além disso, os tratamentos
com Hg inibiram a atividade da δ-ALA-D de BR205, mas a suplementação com Zn ao tratamento com mercúrio restabeleceu a atividade da enzima. No entanto, estudos in vitro mostraram que o zinco não preveniu a inibição da
atividade da δ-ALA-D causada pelo Hg. Com base no exposto, nossos resultados sugerem que o Hg induz estresse oxidativo em plântulas de pepino e milho. Contudo, o Zn desempenhou um papel importante no combate à toxicidade do mercúrio, atuando na modulação de EROs e indução dos NPSH,
possibilitando o crescimento dos híbridos de milho.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/4409 |
| Date | 20 March 2009 |
| Creators | Cargnelutti, Denise |
| Contributors | Schetinger, Maria Rosa Chitolina, Morsch, Vera Maria, Fett Neto, Arthur Germano, Santos, Danilo Rheinheimer dos, Rocha, João Batista Teixeira da |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica Toxicológica, UFSM, BR, Bioquímica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 200800000002, 400, 500, 300, 300, 500, 300, 300, f2c5f39c-089e-4825-bfba-cc66b9098981, 0269ba45-411e-448b-ad7a-7456f0728738, 9227bb2a-c899-462e-a539-e62d455015a6, c2177bb5-86ee-4b66-bee8-55d5bbbaa120, 673a2ab8-4bd4-427a-98b4-bac58ecb22b4, cb5dec7e-11f2-439b-a0c5-589fd014d093 |
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