Formação de aerênquima radicular e redução da toxicidade pelo cádmio em plantas de milho saracura submetidas ao óxido nítrico | Formation of root aerenchyma and reduction of cadmium toxicity in saracura corn plants submitted to nitric oxide

The work aimed to evaluate the formation of root aerenchyma and reduction of cadmium toxicity in saracura corn plants submitted to nitric oxide. Saracura corn plants were subjected to permanent flooding for 30 days. Weekly, cadmium nitrate solution was applied Cd (NO3)2 to 0; 10μM; 50μM, and sodium nitroprusside Na2 [Fe (CN) 5NO].2H2O as a 0.5 μM nitric oxide (NO) donor; 0.1 μM; 0.2 μM. To ensure seedling nutrition, a nutrient solution (Hoagland and Arnon, 1950) was applied weekly at 40% of the ionic strength. Root biometrics, indicators of oxidative stress, hydrogen peroxide H2O2 and malondialdehyde MDA, enzymes of the CAT catalase-hydroperoxidase antioxidant system, superoxide dismutase SOD, ascorbate peroxidase APX were analyzed. In addition, root anatomical analyzes. As well as, growth analysis, leaf gas exchange and leaf anatomical analysis. Semi-permanent blades with root cross sections and median leaf region, paradermic sections of the leaf, were made and subjected to the usual plant microtechnical procedures. The slides were observed under an optical microscope with an image capture system attached, the photomicrographs were analyzed using the UTHSCSA-ImageTool software. The evaluated parameters were: epidermis thickness, cortex thickness, cortex proportion, endoderm thickness, xylem vessel diameter and vascular cylinder proportion, mesophyll area, mesophyll thickness, abaxial and adaxial epidermis thickness, bundle area vascular, diameter of xylem vessels, polar and equatorial diameter of stomata, stomata functionality, stoma density, stoma index and stoma cell density. The experimental design was completely randomized in a 3x3 factorial scheme with five replications. The data were subjected to analysis of variance and the Scott-Knott test for p <0.05. However, in root biometry only fresh mass had interaction between treatments, although the oxidative stress indicators H2O2 did not interact, but a gradual drop was observed in higher concentrations of NO, however, MDA showed interaction in concentrations of Cd. In the activity of antioxidant enzymes, SOD reduced in higher concentrations of NO, while CAT was observed interaction in the treatments of Cd and NO. Although, in the root anatomical analyzes, the root cortical aerenchyma, thickness of the epidermis, thickness of the cortex, proportion of the cortex, thickness of the endodermis, diameter of xylem vessels and proportion of the vascular cylinder showed interaction between the treatments of Cd and NO. However, higher concentrations of Cd and NO reduced the total dry mass, leaf and stem dry matter, however, root biomass allocation increased. However, there was an increase in gas exchange at higher concentrations of Cd and NO. Although, lower concentrations of Cd and NO, an increase in the analyzed anatomical variables was observed, however, in higher concentrations these variables were reduced. Consequently, NO has developed a role as a molecule antagonistic to Cd, decreases the concentration of H2O2, by reducing the activity of SOD and increasing CAT. H2O2 is directly linked to the formation of aerenchyma. However, NO in low concentrations decreased the toxicity of Cd and physiological and anatomical characteristics similar to Cd-tolerant plants. Higher concentrations of NO may contribute to negative effects or toxicity in saracura corn plants.

Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT)

Este trabalho teve como objetivo avaliar a formação de aerênquima radicular e redução da toxicidade pelo cádmio em plantas de milho saracura submetidas ao óxido nítrico. Plantas de milho Saracura foram submetidas a alagamento por 30 dias. Semanalmente, foram aplicados solução de nitrato de cádmio Cd (NO3)2 a 0; 10μM; 50μM, e nitroprussiato de sódio Na2 [Fe (CN)5NO].2H2O como doador de óxido nítrico (NO) a 0,5 μM; 0,1 μM; 0,2 μM. Foram analisadas a biometria das raízes, indicadores de estres oxidativo peróxido de hidrogênio H2O2 e malondialdeído MDA, enzimas do sistema antioxidante catalase-hidroperoxidase CAT, superóxido dismutase SOD, ascorbato peroxidase APX, além de análises anatômicas radiculares, análise de crescimento, trocas gasosas e análises anatômicas foliares. Lâminas semipermanentes com cortes transversais radiculares e região mediana da folha, seções paradérmicas da folha, foram confeccionadas e submetidas aos procedimentos usuais de microtécnica vegetal. As lâminas foram observadas em microscópio óptico com sistema de captura de imagens acoplado, as fotomicrografias foram analisadas no software UTHSCSA-ImageTool. Os parâmetros avaliados foram: espessura da epiderme, espessura do córtex, proporção do córtex, espessura da endoderme, diâmetro de vasos de xilema e proporção do cilindro vascular, área e espessura do mesofilo, espessura da epiderme abaxial e adaxial, área do feixe vascular, diâmetro dos vasos do xilema, diâmetro polar e equatorial dos estômatos, funcionalidade dos estômatos, densidade estomática, índice estomático e densidade das células estomáticas. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado em esquema fatorial 3x3 com cinco repetições. Os dados foram submetidos à análise de variância e ao teste de Scott-Knott para p< 0,05. Contudo, apenas a massa fresca teve interação entre os tratamentos. Embora os indicadores de estresse oxidativo H2O2 não tivessem interação, observou-se uma queda gradual em maiores concentrações de NO, no entanto MDA apresentou interação nas concentrações de Cd. Na atividade de enzimas antioxidantes, a SOD reduziu em maiores concentrações de NO, enquanto a CAT observou-se interação nos tratamentos de Cd e NO. Nas análises anatômicas radiculares, o aerênquima cortical radicular, espessura da epiderme, espessura do córtex, proporção do córtex, espessura da endoderme, diâmetro de vasos de xilema e proporção do cilindro vascular apresentaram interação entre os tratamentos de Cd e NO, no entanto maiores concentrações de Cd e NO reduziram a massa seca total, massa seca da folha e do caule, porém a alocação de biomassa de raiz aumentou. Houve aumento das trocas gasosas em maiores concentrações de Cd e NO, entretanto, em menores concentrações de Cd e NO, observou-se aumento das variáveis anatômicas analisadas, porém, em maiores concentrações, essas variáveis foram reduzidas. Por conseguinte, o NO desenvolveu um papel como molécula antagônica ao Cd, diminuiu a concentração de H2O2, por meio da redução da atividade da SOD e o aumento da CAT. O H2O2 está diretamente ligado à formação de aerênquima. Contudo o NO em baixas concentrações diminuiu a toxicidade do Cd e atribuíram-se às plantas de milho saracura características fisiológicas e anatômicas semelhantes às plantas tolerantes ao Cd. Maiores concentrações de NO podem contribuir a efeitos negativos ou toxidez nas plantas de milho saracura.