Camila Pereira de Carvalho
No dia 23 de fevereiro de 2017, Camila Pereira de Carvalho, aluna de Pós-graduação do Instituto de Botânica da Secretaria do Meio Ambiente do Estado de São Paulo, bolsista CAPES, sob orientação da Dra. Catarina Carvalho Nievola e co-orientação da Dra. Márcia Regina Braga, defendeu sua tese de Doutorado intitulada: “Tolerância ao frio e de-aclimatação em plantas de Nidularium minutum Mez (Bromeliaceae)”.
A banca examinadora foi composta pela Dra. Ione Salgado (Professora Visitante – Centro de Pesquisa em Fisiologia e Ecologia – IBt), Dr. Emerson Alves da Silva (Núcleo de Pesquisa em Fisiologia e Bioquímica de Plantas – IBt), Dr. Eduardo Pereira Cabral Gomes (Núcleo de Pesquisa em Ecologia – IBt), Dra. Marília Gaspar (Núcleo de Pesquisa em Fisiologia e Bioquímica de Plantas – IBt) e Dra. Catarina Carvalho Nievola (Orientadora, Núcleo de Pesquisa em Plantas Ornamentais – IBt).
Tolerância ao frio e de-aclimatação em plantas de Nidularium minutum Mez (Bromeliaceae)
ABSTRACT
Climate model simulations indicate that large thermal amplitude associated with abrupt cold events may increase in tropical regions, even in a warming scenario. Nidularium minutum Mez is a tropical bromeliad that occurs in a region with a high thermal amplitude range from 2 to 30 °C and minimum temperatures reaching 1.6 °C. Previous studies showed that cold tolerance for this bromeliad during six months at 10 °C resulted in reduction of growth, biochemical adjustments and anatomical changes without occurrence of tissues damages. Growth has ceased when N. minutum plants were transferred to a higher temperature, a process named de-acclimation, which indicate the plasticity of this species to thermal changes. In abrupt cold events, plant responses should be fast and efficient to ensure their survival and acclimation, however these changes are still unknown for tropical plants. The aim of this study was to verify whether physiological and biochemical responses of N. minutum found in the first hours of chilling (10 °C) would be involved in the cold tolerance of this species. Another aim was to analyze which changes during low temperature acclimation could be reversed in de-acclimation at 25 °C. Hence, plants were grown for five months at 25 °C and were transferred to growth chambers adjusted to 10 °C for 72 h. For the de-acclimation phase, after 72 h of cold exposure a subset was transferred to 25 °C while another group remained at 10 °C for 168 h. An increase in nitrate reductase (NR) enzyme activity was observed after 72 h of cold, which was associated with high levels of nitric oxide (NO). Reduction in antioxidant enzymes levels and increased lipid peroxidation (LPO) occurred during this period, suggesting an oxidative stress condition. Also in the first hours of chilling, an accumulation of soluble carbohydrates, especially sucrose, was verified in this bromeliad. After 72 h of cold exposure, the stress responses found were less intense, suggesting a cold acclimation from that stage. When plants were transferred to 25 °C, NR and NO levels decreased, leading to a fast reduction in the intensity of most cold stress parameters. Soluble sugars also fast decreased in de-acclimation phase, suggesting a recovery of cold stress. These results showed that variations in NO levels and in sugars accumulation would be related to cold acclimation and de-acclimation of this bromeliad. Considering the future projections to large thermal amplitude and abrupt cold events, this work can contribute to understanding the rapid adjustment mechanisms involved in the survival of this species face in thermal changes.
Keywords: antioxidant enzymes, chilling, low temperature, nitric oxide, rapid responses, soluble carbohydrates, thermal changes.
RESUMO
Análises climáticas indicam que maiores amplitudes térmicas, associadas a eventos de frio súbito, podem aumentar em regiões tropicais, mesmo em um cenário de aquecimento global. Nidularium minutum Mez é uma bromélia tropical que habita uma região com grande amplitude térmica (2-30 °C) e com temperaturas mínimas atingindo 1,6 °C. Estudos prévios mostram que esta bromélia é capaz de tolerar a exposição a baixa temperatura por seis meses, apresentando redução do crescimento, ajustes bioquímicos e alterações anatômicas sem ocorrência de danos aos tecidos vegetais. Além disso, foi verificado uma retomada do crescimento quando essas plantas foram transferidas para temperaturas maiores, processo conhecido como de-aclimatação. No caso de ocorrência de frio súbito, as respostas das plantas devem ser rápidas e eficientes para garantir a sua sobrevivência, mas apesar de importantes, essas alterações são pouco conhecidas para plantas tropicais. O objetivo desse trabalho foi verificar se as respostas fisiológicas e bioquímicas encontradas nas primeiras horas de resfriamento (10 °C) em Nidularium minutum estariam envolvidas na tolerância ao frio dessa espécie, avaliando quais alterações adquiridas durante a aclimatação à baixa temperatura poderiam ser revertidas com a de-aclimatação a 25 °C. Primeiramente, as plantas foram cultivadas por cinco meses a 25 °C e depois foram transferidas para câmaras de crescimento a 10 °C por 72 h. Na etapa de de-aclimatação, após 72 h de exposição ao frio, um lote foi transferido para 25 °C e outro foi mantido a 10 °C por 168 h. Foi verificado um aumento nos níveis da enzima nitrato redutase (NR) após 72 h de frio, o que foi associado com os altos níveis de óxido nítrico (NO) encontrados. Uma redução nos níveis das enzimas antioxidantes e o aumento da peroxidação lipídica (LPO) ocorreram durante este período, sugerindo uma condição de estresse oxidativo. Ainda nas primeiras horas de resfriamento, foi verificado um acúmulo de carboidratos solúveis, em especial sacarose. A partir de 72 h de exposição ao frio, as respostas de estresses encontradas se tornaram menos intensas, sugerindo que a partir desse momento esta planta estaria aclimatada ao frio. Quando as plantas foram transferidas para 25 °C, a atividade da NR diminuiu e, consequentemente, a concentração de NO, levando a redução nos níveis da maioria dos parâmetros de estresse logo nas primeiras 24 h de cultivo a 25 °C. Os carboidratos solúveis também rapidamente diminuíram com a de-aclimatação, sugerindo a recuperação de N. minutum após a exposição ao frio. Esses resultados mostraram que a variação nos níveis de NO e o acúmulo de carboidratos seriam importantes respostas de aclimatação ao frio e a de-aclimatação nesta bromélia. Considerando as previsões futuras de aumento da amplitude térmica e eventos de frio súbito, este trabalho pode colaborar no entendimento dos mecanismos de ajustes rápidos existentes para que essas espécies sobrevivam e mantenham a homeostase frente às mudanças térmicas.
Palavras-chave: amplitude térmica, baixa temperatura, carboidratos solúveis, enzimas antioxidantes, óxido nítrico, resfriamento, respostas rápidas.
Camila Pereira de Carvalho
Tolerância ao frio e de-aclimatação em plantas de Nidularium minutum Mez (Bromeliaceae)
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