Sabrina Vanessa de Andrade dos Santos
No dia 27 de novembro de 2018, Sabrina Vanessa de Andrade dos Santos, aluna de pós-graduação em Biodiversidade Vegetal e Meio Ambiente do Instituto de Botânica da Secretaria do Meio Ambiente do Estado de São Paulo, bolsista CNPq, sob orientação da Dra. Vívian Tamaki e co-orientação da Dra. Silvia Ribeiro de Souza, defendeu sua tese de Doutorado intitulada: “Nitrogênio, alta radiação fotossinteticamente ativa e UV-B na indução da coloração rubra na bromélia Alcantarea imperialis (Carrière) Harms”.
A banca examinadora foi composta pela Dra. Regina Maria de Moraes (Núcleo de Pesquisa em Ecologia – IBt), Dr. Marcos Pereira Marinho Aidar (Núcleo de Pesquisa em Fisiologia e Bioquímica de Plantas – IBt), Dr. Shoey Kanashiro (Núcleo de Pesquisa em Plantas Ornamentais – IBt), Dra. Daniela Soares dos Santos (Centro Paula Souza) e Dra. Vívian Tamaki (Orientadora, Núcleo de Pesquisa em Plantas Ornamentais – IBt).
Nitrogênio, alta radiação fotossinteticamente ativa e UV-B na indução da coloração rubra na bromélia Alcantarea imperialis (Carrière) Harms
ABSTRACT
Alcantarea imperialis (Carrière) Harms is a large bromeliad species with showy inflorescence widely used in landscape projects. When grown in vitro under different nitrogen (N) concentrations, its normally green leaves show red coloration, as well as some individuals in a natural environment. This red coloration, in addition to making it more ornamental, indicates the presence of anthocyanins, pigments that can be synthesized in response to environmental stimuli such as light, nutrient availability, temperature and UV radiation. Thus, the aim of this study to induce the accumulation of anthocyanins in A. imperialis plants cultivated in vitro, in different sources and concentrations of nitrogen (N), in high photosynthetically active radiation (PAR) or with ultraviolet radiation (UV-B), aiming to maintain the coloration, with satisfactory growth and development, during the acclimatization to produce specimens that have greater economic interest. Plants obtained from seeds were cultivated in vitro and transferred to three experiments – in vitro culture in Murashige & Skoog (MS) medium with varying concentrations (3.75, 7.5 and 15 mM) and nitrogen sources (NO3–, NH4+ and NH4NO3) and control treatment (TC – 60 mM N) – in vitro culture in TC under high PAR (700 μmol.m-2.s-1) – culture in different intensities UV-B chamber (7.4 11.8 and 101.9 kJ.m-2.h-1) under fertilization with the same TC formulation. After six months the parameters number of leaves and roots, length of aerial and radicular parts, mass of aerial and root parts, photosynthetic pigment contents (chlorophyll a, chlorophyll b and carotenoids), anthocyanins and superoxide dismutase enzyme (SOD), catalase (CAT), glutathione reductase (GR) and ascorbate peroxidase (APX) were determined. Plants that accumulated anthocyanins were transferred to greenhouse, where they remained for 12 months to follow the color during acclimatization. Plants grown in vitro at 3.75 and 7.5 mM of NO3– and NH4NO3 were the most accumulated anthocyanins. The high PAR did not significantly influence the pigment accumulation, only 10% of the exposed plants showed anthocyanins in leaves. The different UV-B intensities also influenced the pigment accumulation in the treatments 4.7 and 101.9 kJ.m-2.h-1. High performance liquid chromatography (HPLC) identified pelargonidin, cyanidin and delphinidin glycosides on A. imperialis leaves. The plants that were acclimatized maintained color during the 12 months, and the highest levels of anthocyanins resulted from the plants cultivated under fertilization with NH4NO3. The results indicated that the most suitable cultivation to obtain A. imperialis red plants is the in vitro in MS medium with the concentration of 15 mM NH4NO3, because in this concentration larger plants were obtained during the in vitro phase and greater accumulation of anthocyanins after acclimatization.
Keywords: Bromeliaceae, anthocyanins, greenhouse, cyanidin, in vitro culture, nitrogen sources
RESUMO
Alcantarea imperialis (Carrière) Harms é uma bromélia de grande porte com inflorescência vistosa muito utilizada em projetos paisagísticos. Quando cultivada in vitro sob diferentes concentrações de nitrogênio (N), suas folhas normalmente verdes apresentam coloração vermelha, assim como alguns indivíduos em ambiente natural. Essa coloração rubra, além de torná-la mais ornamental, indica a presença de antocianinas, pigmentos que podem ser sintetizados em resposta a estímulos ambientais, como luz, disponibilidade de nutrientes, temperatura e radiação UV. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi induzir o acúmulo de antocianinas em plantas de A. imperialis cultivadas in vitro, em diferentes fontes e concentrações de nitrogênio (N), na presença de alta radiação fotossinteticamente ativa (PAR) ou com radiação ultravioleta (UV-B), visando manter a coloração, com crescimento e desenvolvimentos satisfatórios, durante a aclimatização para a produção de exemplares que possuam maior interesse econômico. Plantas obtidas a partir de sementes foram transferidas para três experimentos – cultivo in vitro em meio de Murashige & Skoog (MS) com modificações nas concentrações (3,75, 7,5 e 15 mM) e fontes nitrogenadas (NO3–, NH4+ e NH4NO3) e tratamento controle (TC – 60 mM de N) – cultivo in vitro em TC sob alta PAR (700 µmol.m-2.s-1) – cultivo em câmaras com diferentes intensidade de UV-B (4,7 11,8 e 101,9 kJ.m-2.h-1) sob adubação com a mesma formulação do TC. Após 6 meses foram avaliados os parâmetros número de folhas e raízes, comprimento foliar e radicular, massa das partes aérea e radicular, teores de pigmentos fotossintéticos (clorofila a, b e carotenoides), antocianinas e as atividades das enzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa redutase (GR) e ascorbato peroxidase (APX). Plantas que acumularam antocianinas foram transferidas para casa de vegetação, onde permaneceram por 12 meses para acompanhamento da cor durante a aclimatização. Constatou-se que as plantas cultivadas in vitro nas concentrações 3,75 e 7,5 mM de NO3 e NH4NO3 foram as que mais acumularam antocianinas. A alta PAR não influenciou de forma significativa no acúmulo do pigmento, apenas 10% das plantas expostas apresentaram antocianinas foliares. As diferentes intensidades de UV-B também influenciaram no acúmulo do pigmento nos tratamentos 4,7 e 101,9 kJ.m-2.h-1. Foram identificados por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) os glicosídeos de pelargonidina, cianidina e delfinidina em folhas de A. imperialis. As plantas que foram aclimatizadas mantiveram a coloração durante os 12 meses de acompanhamento, sendo que os maiores teores de antocianinas resultaram das plantas cultivadas sob adubação com NH4NO3. Os resultados indicaram que o cultivo mais adequado para obtenção de plantas rubras de A. imperialis é o in vitro em meio MS com a concentração de 15 mM de NH4NO3, pois nesta concentração obteve-se plantas maiores durante a fase in vitro e maior acúmulo de antocianinas após a aclimatização.
Palavras-chave: Bromeliaceae, antocianinas, casa de vegetação, cianidina, cultivo in vitro, fontes de nitrogênio
Sabrina Vanessa de Andrade dos Santos
Nitrogênio, alta radiação fotossinteticamente ativa e UV-B na indução da coloração rubra na bromélia Alcantarea imperialis (Carrière) Harms
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