Efeito do zinco em parâmetros bioquímicos e fisiológicos de Pfaffia glomerata (Spreng.) Pedersen | Effect of zinc in biochemical and physiological parameters of Pfaffia glomerata (Spreng.) Pedersen

Industrial and mining activities combined with the inadequate use of fertilizers and pesticides have contributed to increase of zinc (Zn) levels in soil. Several physiological and biochemical disorders in plants are frequently associated with the increase of heavy metals levels such Zn in the soils and the Pffafia glomerata (Spreng.) Pedersen have been used as model species in studies associated about the effect of different levels of heavy metals and already was verified that the same presented intermediate to high tolerance to various metals, as well as different responses between accessions. Thus, the present study was aimed at characterizing the effects of different concentrations of Zn on physiological and biochemical parameters of P. glomerata accessions. For the first experiment were used four levels of Zn (2, 100, 200 and 300 μM) and three accessions of P. glomerata (BRA, GD and JB) to evaluate the production of dry matter, root morphology and the level of tolerance between accessions. The JB and GD accessions showed reduction in dry matter production, both in shoots as roots, as well as reduction of area, length and root volume, however the GD accession showed increase around of level of 100 μM Zn. Already the BRA accession showed smaller variations to those same variables, however, this is due to its low growth in relation to other accessions. As base in the results of dry matter production and root parameters of accessions, the same presented the following classification in relation to tolerance to Zn: GD> JB> BRA. In the second experiment were used three levels of Zn (2, 100 and 200 mg kg-1) and the two P. glomerata accessions selected in the previous experiment (GD and JB) and evaluated the production of dry matter, photosynthetic parameters and Zn accumulation to 34 and 74 days. For most parameters evaluated the plants responded positively to dose of 100 mg Zn, and the dose of 200 mg detrimental. The maximum photosynthesis, stomatal conductance and transpiration were observed for GD accession plants by the addition of 100 mg kg-1 of Zn in soil to 34 days of cultivation. The GD accession presented increase in stomatal index with the addition of 200 mg Zn, whereas the JB did not show any alteration. The increase of Zn concentration in soil resulted in an increase in the metal concentration in plant tissues. The accession GD showed increase in Zn translocation to the leaves and reduction in the Zn accumulation in roots to 74 days, while the JB presented not differences to the Zn levels tested. In the third experiment was evaluated the influence of excess zinc about the antioxidant response and production of β-ecdysone in P. glomerata plants cultivated in two different environments. Were used the same two accessions of P. glomerata (JB and GD) and three levels of zinc (2, 100 and 200 μM) for cultivation in hydroponics with evaluations to 7 and 14 days, and the same accessions submitted to three Zn levels (2, 100 and 200 mg kg-1) for the experiment in soil with evaluated to 34 and 74 days. The effects of excess Zn on P. glomerata accessions were dependent of culture system and also evaluation period. The excess of Zn in both systems growth tested caused increase in lipid peroxidation (MDA concentration) and increase of enzyme superoxide dismutase (SOD) and guaiacol peroxidase (GPX) in both P. glomerata accessions, however, in soil experiment the accessions presented higher difference between them in relation to GPX enzyme, GD having presented the highest values. The concentration of anthocyanin in leaves and β-ecdysone in roots were significantly altered after the addition of Zn in the growth substrate. JB accession showed reduction in β-ecdysone content with the addition of Zn in soil, already for the GD was observed the opposite, however under ideal conditions the JB accession showed higher β-ecdysone content. The anthocyanin concentration varied according with the cultivation system, where the plants grown in hydroponic exhibit higher changes in both evaluation periods.

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul

Atividades industriais e de mineração combinadas com o uso inadequado de fertilizantes e pesticidas tem contribuído para o aumento dos níveis de zinco (Zn) no solo. Vários distúrbios fisiológicos e bioquímicos em plantas estão associados com esse aumento dos teores de metais pesados como o Zn nos solos e a Pfaffia glomerata (Spreng.) Pedersen vêm sendo utilizada como espécie modelo em estudos relacionados sobre o efeito de diferentes níveis de metais pesados e já foi verificado que a mesma apresenta tolerância intermediaria à alta para diversos metais, bem como diferentes respostas entre os acessos. Assim, o presente estudo teve como objetivo caracterizar os efeitos de diferentes concentrações de Zn sobre parâmetros fisiológicos e bioquímicos de acessos de P. glomerata. Para o primeiro experimento foram utilizados quatro níveis de Zn (2, 100, 200 e 300 μM) e três acessos de P. glomerata (BRA, GD e JB) a fim de avaliar a produção de matéria seca, morfologia radicular e o nível de tolerância entre os acessos. Os acessos JB e GD apresentaram redução na produção de matéria seca tanto da parte aérea quanto radicular, bem como redução da área, comprimento e volume radicular, no entanto o acesso GD apresentou incremento para a dose 100 μM de Zn. Já o acesso BRA mostrou as menores variações para esses mesmos parâmetros, no entanto, isso se deve ao seu baixo crescimento em relação aos demais acessos. Como base nos resultados da produção de matéria seca e parâmetros radiculares dos acessos, os mesmos apresentaram a seguinte classificação em relação à tolerância ao Zn: GD> JB> BRA. No segundo experimento foram utilizados três níveis de Zn (2, 100 e 200 mg kg-1) e os dois acessos de P. glomerata mais tolerantes selecionados no experimento anterior (GD e JB) e avaliadas a produção de matéria seca, parâmetros fotossintéticos e acúmulo do Zn aos 34 e 74 dias. Para a maioria dos parâmetros avaliados as plantas responderam positivamente para a dose de 100 mg de Zn, sendo a dose de 200 mg prejudicial. A máxima fotossíntese, transpiração e condutância estomática foram observadas para as plantas do acesso GD mediante a adição de 100 mg kg-1 de Zn ao solo aos 34 dias de cultivo. O acesso GD apresentou aumento no índice estomático com a adição de 200 mg Zn, já o JB não mostrou qualquer alteração. O aumento da concentração de Zn no solo resultou em aumento na concentração do metal nos tecidos das plantas. O acesso GD mostrou maior translocação de Zn para as folhas e menor acúmulo de Zn nas raízes aos 74 dias, enquanto o JB não apresentou diferenças para os níveis de Zn testados No terceiro experimento avaliou-se a influência do excesso de Zn sobre a resposta antioxidante e produção de β-ecdisona em plantas de P. glomerata cultivadas em dois ambientes distintos. Foram utilizados os mesmos dois acessos de P. glomerata (JB e GD) e três níveis de Zn (2, 100 e 200 μM) para cultivo em hidroponia com avaliações aos 7 e 14 dias, e os mesmos acessos de P. glomerata submetidos à três níveis de Zn (2, 100 e 200 mg kg-1) para o experimento em solo com avaliações aos 34 e 74 dias. Os efeitos do excesso de Zn sobre os acessos de P. glomerata dependeram do sistema de cultivo e também do período de avaliação. O excesso de Zn em ambos os sistemas de crescimento testados causou aumento na peroxidação lipídica (concentração MDA) e aumento da atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD) e guaiacol peroxidase (GPX) em ambos os acessos de P. glomerata, no entanto, no experimento em solo os acessos apresentaram maior diferença entre ambos em relação à enzima GPX, tendo o GD apresentado os maiores valores. A concentração de antocianinas nas folhas e β-ecdisona em raízes foram significativamente alteradas após a adição de Zn no substrato de cultivo. O acesso JB mostrou redução no conteúdo de β-ecdisona com a adição de Zn no solo, já para o GD foi observado o oposto, no entanto, em condições ideais o acesso JB mostrou um conteúdo mais elevado de β-ecdisona. A concentração de antocianinas variou de acordo com o sistema de cultivo, onde as plantas cultivadas em hidroponia exibiram maiores alterações em ambos os períodos de avaliações.