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Previous issue date: 2012-02-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The toxicity of aluminum (Al) is a major factor that limits the growth and development of plants in acid soils. The existence of extensive areas with problems of acidity and Al toxicity, not only in Brazil but worldwide, generates great interest in knowing the mechanisms of plant tolerance to this element. Among the various proposed mechanisms, the ability of plants to produce and exude organic acids to the culture medium stands out from the most important. The aim was to study the production, accumulation and exudation of organic acids in Stylosanthes caused by Al. For this, we selected two Stylosanthes species: S. capitata and S. guianensis. The plants were subjected to Al concentrations of 0 and 200 μM in CaCl2 0.5 mM for 24 hours and then measured the root elongation, the levels of root exudate and organic acids. The species S. capitata and S. guianensis were chosen from among six species of Stylosanthes as a more sensitive and more tolerant to Al, respectively. Inhibition of root elongation and the content of Al in the roots of the two species increased with increasing concentration of Al in the culture solution after 24 hours of treatment. These factors were highly correlated (r> 0.93). For the concentration range studied, S. guianensis was always more tolerant to Al than S. capitata. The contents of Al in the plant increased with exposure time. Nevertheless, inhibition of root elongation is not increased with increasing time after 12 hours exposure, showing the rapidity of damage caused by Al. The organic acids levels in roots changed in the two species of Stylosanthes. The contents of malonic acid and succinic decreased, while the trans- aconitic acid remained constant. In S. capitata, the oxalic acid concentration did not change, whereas in S. guianensis increased significantly after exposure to Al. The contents of citric acid and malic decreased in the roots of both species, and S capitata always presented with higher levels of organic acids than S. guianensis, regardless of the treatment. Exposure to Al caused an increase in exudation of citric acid to the solution of two species of cultivation, especially in S. guianensis. The exudation of citric acid characterized by a phase lag of 4 hours and after it was observed significant increase in the exudate with the exposure time to Al in the two species with ever greater intensity S. guianensis. Anionic inhibitors channels (9-anthracene carboxylic acid and acid niflumic) and protein synthesis (cycloheximide) significantly reduced the exudation of citric acid to the culture solution, especially S. capitata. Aluminum contents in the root, also increased following treatment with inhibitors of channels anionic and protein synthesis, indicating the importance of exudation of organic acids in the prevention of absorption of Al. Most Al tolerance by S. guianensis compared to S. capitata, it seems, is the result of their ability to exude more citric acid to the culture medium by reducing the number Al absorbed by plants. / A toxicidade do alumínio (Al) é um dos principais fatores que limita o crescimento e o desenvolvimento das plantas em solos ácidos. A existência de extensas áreas com problemas de acidez e toxidez de Al, não só no Brasil como no mundo inteiro, desperta grande interesse em se conhecer os mecanismos de tolerância das plantas a este elemento. Dentre os diversos mecanismos propostos, a capacidade das plantas produzirem e exsudarem ácidos orgânicos para o meio de cultivo destaca-se entre as mais importantes. O objetivo do trabalho foi estudar a produção, o acúmulo e a exsudação de ácidos orgânicos em Stylosanthes causada por Al. Para isso, foram selecionadas duas espécies de Stylosanthes: S. capitata e S. guianensis. As plantas foram submetidas ao Al nas concentrações de 0 e 200 μM, em solução de CaCl2 0,5 mM durante 24 horas e, então, determinados o alongamento radicular, os teores radiculares e a exsudação de ácidos orgânicos. As espécies S. capitata e S. guianensis foram escolhidas, dentre seis espécies de Stylosanthes, como a mais sensível e a mais tolerante ao Al, respectivamente. A inibição do alongamento radicular e os teores de Al nas raízes das duas espécies aumentaram com o incremento da concentração de Al na solução de cultivo após 24 horas de tratamento. Esses fatores apresentaram elevada correlação entre si (r > 0,93). Para a faixa de concentração estudada, S. guianensis sempre mostrou-se mais tolerante ao Al do que S. capitata. Os teores de Al na planta aumentaram com o tempo de exposição. Apesar disso, a inibição do alongamento radicular não se intensificou com o prolongamento do tempo após 12 horas de exposição, demonstrando a rapidez dos danos causados pelo Al. Os teores de ácidos orgânicos nas raízes modificaram-se nas duas espécies de Stylosanthes. Os teores de ácido malônico e succínico decresceram, enquanto o de ácido trans-aconítico permaneceu constante. Em S. capitata, a concentração de ácido oxálico não se modificou, enquanto em S. guianensis aumentou significativamente após exposição ao Al. Os teores de ácido cítrico e málico diminuíram nas raízes de ambas as espécies, tendo S capitata apresentado sempre maiores teores desses ácidos orgânicos do que S. guianensis, independente do tratamento aplicado. A exposição das plantas ao Al resultou em aumento na exsudação de ácido cítrico para a solução de cultivo das duas espécies, especialmente em S. guianensis. A exsudação do ácido cítrico caracterizou-se por uma fase de latência de 4 horas, após observou-se forte aumento na exsudação com o tempo de exposição ao Al nas duas espécies, sempre com maior intensidade em S. guianensis. Os inibidores de canais aniônicos (ácido 9-antraceno carboxílico e ácido niflúmico) e de síntese de proteínas (cicloheximida) reduziram significativamente a exsudação de ácido cítrico para a solução de cultivo, principalmente em S. capitata. Os teores de Al na raiz, também aumentaram após tratamento com os inibidores de canais aniônicos e síntese de proteína, indicando a importância da exsudação dos ácidos orgânicos na prevenção da absorção de Al. A maior tolerância ao Al apresentada por S. guianensis comparativamente a S. capitata, ao que tudo indica, é resultado de sua capacidade de exsudar mais ácido cítrico para o meio de cultivo reduzindo a quantidade Al absorvido pelas plantas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:123456789/4343 |
| Date | 28 February 2012 |
| Creators | Cassol, Daniela |
| Contributors | Ribeiro, Cleberson, Oliveira, Juraci Alves de, Cambraia, José, Silva, Luzimar Campos da |
| Publisher | Universidade Federal de Viçosa, Mestrado em Fisiologia Vegetal, UFV, BR, Controle da maturação e senescência em órgãos perecíveis; Fisiologia molecular de plantas superiores |
| 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 UFV, instname:Universidade Federal de Viçosa, instacron:UFV |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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