CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Lead (Pb) is one of the most toxic anthropogenic pollutants of widespread occurrence in both terrestrial and aquatic ecosystems. The phytotoxicity of lead is a complex phenomenon that involves changes in development as well as in physiological, biochemical and molecular mechanisms according to different plant survival strategies. It is well known that heavy metals accelerate the production of reactive oxygen species (ROS) which can lead to changes in the concentration of antioxidant enzymes. The aim of this study was to investigate the effect of Pb on growth, physiology, absorption and translocation of Pb, activity and gene expression of antioxidant enzymes in "Sempre Verde" (SV) and "SetentÃo" (SET), Vigna unguiculata cultivars. The seeds were germinated in vermiculite and, after seven days, the seedlings were transferred to Hoagland solution. After seven days in a hydroponic system the plants were supplemented with EDTA-Pb 0.5 mM. Physiological parameters were measured using an infrared gas analyzer. The Pb content in roots and shoots was measured by ICP OES. The activities of catalase (CAT, EC 1.11.1.6), ascorbate peroxidase (APX, EC 1.11.1.1) and superoxide dismutase (SOD, EC 1.15.1.1) was determined. The expression of the CAT gene (VuCAT 1 and 2), the APX (VuAPX 1 to 6) and SOD (VuSOD Cu / Zn 1 to 3, VuSODMn1, VuSODCu / chap1, VuSODFe 1 to 3) was evaluated by RT- qPCR using specific primers. Total RNA was extracted from the roots and leaves of control plants and treated. The results showed that the leaf areas were reduced by 60 (SV) and 88% (SET). The inhibition of net photosynthesis was 40 (SV) and 72% (SET). The cultivars showed differences in the accumulation and distribution of Pb, as well as in enzyme activity. SV had more Pb in roots than in leaves unlike SET that accumulates more Pb in leaves than in roots. The activity of the antioxidant enzymes CAT, APX and SOD was enhanced in SET, regardless of the tissue. In SV roots, on the other hand, the CAT activity was not modified whereas in SV leaves the SOD activity underwent an inhibition. All the remaining antioxidant activities in SV were stimulated. The CAT 1 and 2 genes were differently expressed in leaves and roots of SV and SET. The relative expression of the APX multigene family in leaves and roots in these cultivars was partially distinct. Likewise genes SOD in leaves showed a partially distinct profile in the two cultivars. Rather, the relative expression of SOD genes in the roots and SV SET is completely different. Taken together, the two Vigna unguiculata cultivars showed a different behavior towards tolerance, accumulation and detoxification of Pb. These results suggest that Pb induces oxidative stress in SV and SET cultivars and that the high activity of antioxidant enzymes could serve as an important component of defense against the damage caused by Pb, and SV more tolerant to stress than SET / O chumbo (Pb) à um dos poluentes antropogÃnicos mais tÃxicos de ocorrÃncia generalizada em ambos os ecossistemas terrestres e aquÃticos. A fitotoxicidade do chumbo à um fenÃmeno complexo que envolve mudanÃas no desenvolvimento, bem como nos mecanismos fisiolÃgicos, bioquÃmicos e moleculares, de acordo com as diferentes estratÃgias de sobrevivÃncia das plantas. à bem conhecido que os metais pesados aceleram a produÃÃo de espÃcies reativas de oxigÃnio (EROs) e que podem provocar mudanÃas na concentraÃÃo das enzimas antioxidantes. O objetivo desse trabalho foi investigar o efeito do Pb no crescimento, fisiologia, absorÃÃo e translocaÃÃo de Pb, a atividade e expressÃo gÃnica das enzimas antioxidantes em "Sempre Verde" (SV) e "SetentÃo" (SET), cultivares de Vigna unguiculata. As sementes foram germinadas em vermiculita e, apÃs sete dias, as plÃntulas foram transferidas para soluÃÃo de Hoagland. Depois de sete dias em um sistema hidropÃnico as plantas foram suplementadas ou nÃo com EDTA-Pb 0,5 mM. Os parÃmetros fisiolÃgicos foram medidos atravÃs de um analisador de gÃs infravermelho. O conteÃdo de Pb nas raÃzes e na parte aÃrea foi medido por ICP OES. As atividades das enzimas catalase (CAT, EC 1.11.1.6), ascorbato peroxidase (APX, EC 1.11.1.1) e superÃxido dismutase (SOD, EC 1.15.1.1) foram determinadas. A expressÃo dos genes da CAT (VuCAT 1 e 2), da APX (VuAPX 1 a 6) e da SOD (VuSOD Cu/Zn 1 a 3, VuSODMn1, VuSODCu/Chap1, VuSODFe 1 a 3), foi avaliada por RTqPCR utilizando iniciadores especÃficos. O RNA total foi extraÃdo a partir das raÃzes e das folhas nas plantas controle e tratadas. Os resultados revelaram que as Ãreas foliares diminuÃram 60 (SV) e 88% (SET). A inibiÃÃo da fotossÃntese lÃquida foi 40 (SV) e 72% (SET). Os cultivares apresentaram diferenÃas na acumulaÃÃo e distribuiÃÃo de Pb, bem como nas atividades enzimÃticas. SV apresentou mais Pb nas raÃzes do que nas folhas ao contrÃrio de SET que acumula mais Pb nas folhas do que nas raÃzes. A atividade das enzimas antioxidantes CAT, APX e SOD foram estimuladas no cultivar SET independentemente do tecido. No entanto, a atividade da CAT em raÃzes do cultivar SV nÃo sofreu modificaÃÃo e a atividade da SOD em folhas, do mesmo cultivar, foi inibida, sendo as demais atividades em SV estimuladas. O aumento das atividades das enzimas em raÃzes e folhas de SV e SET estÃo de acordo com suas expressÃes gÃnicas. Os genes CAT 1 e 2 foram diferentemente expressos nas folhas e nas raÃzes de SV e SET. A expressÃo relativa da famÃlia multigÃnica da APX em raÃzes e folhas nesses cultivares foi parcialmente distinta. Da mesma forma os genes da SOD em folhas apresentaram um perfil parcialmente distinto nos dois cultivares. Ao contrÃrio, a expressÃo relativa dos genes da SOD nas raÃzes de SV e de SET foi completamente diferente. Analisados em conjunto, os dois cultivares de Vigna unguiculata apresentaram um comportamento diferente em relaÃÃo a tolerÃncia, acumulaÃÃo, e desintoxicaÃÃo do Pb. Estes resultados sugerem que o Pb induz estresse oxidativo nos cultivares SV e SET e que a elevada atividade das enzimas antioxidantes poderia servir como um importante componente de defesa contra os danos provocados pelo Pb, sendo SV mais tolerante a esse estresse do que SET.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:10442 |
| Date | 22 May 2015 |
| Creators | Nila Maria Bezerril Fontenele |
| Contributors | Dirce Fernandes de Melo, Simone da Silveira SÃ Borges, Maria de Lourdes Oliveira Otoch, Luciana Maia Moser, Ronaldo Ferreira do Nascimento, Elena Graciela Orellano |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em BioquÃmica, UFC, BR |
| 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:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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