Gabriela Maria Cabral Nascimento
Em 24 de abril de 2019, a aluna Gabriela Maria Cabral Nascimento do programa de Pós-Graduação em Biodiversidade Vegetal e Meio Ambiente do Instituto de Botânica de São Paulo, bolsista CAPES, defendeu sua dissertação de mestrado intitulada: “Atividade das enzimas glutamina sintetase e glutamato desidrogenase em plantas de Alcantarea imperialis (Carrière) Harms submetidas à diferentes temperaturas”.
A banca examinadora foi presidida pela orientadora, Dra. Catarina Carvalho Nievola do Núcleo de Pesquisa em Plantas Ornamentais (IBt), e contou com a participação da Dra. Marisa Domingos do Núcleo de Pesquisa em Ecologia (IBt) e da Dra. Luciana Mollo do Colégio Singular.
Atividade das enzimas glutamina sintetase e glutamato desidrogenase em plantas de Alcantarea imperialis (Carrière) Harms submetidas à diferentes temperaturas
ABSTRACT
Global warming effects include a more extreme climate scenario with more frequent droughts, floods and hot flashes, altering the environmental scenario. Stress tolerant species include rupicolous bromeliads, such as Alcantarea imperialis (Carrière) Harms, which occupy environments subject to intense temperature variations, indicating the presence of physiological mechanisms that guarantee their survival. In this sense, it can become a model for studying physiological responses to climate change events, such as rising temperatures. It has been considered that one of the effects of exposure to high temperatures in plants is increased proteolysis that can lead to ammonium release, among other products considered toxic if accumulated. Therefore, this ion must be efficiently assimilated by the action of enzymes such as glutamine synthetase (GS) and glutamate dehydrogenase (GDH). The objective of this work was to evaluate the activities of these enzymes in plants of Alcantarea imperialis, submitted to different thermal conditions, aiming to evaluate the efficient assimilation of ammonium and the survival capacity in the scenario of temperature change. Seeds were placed to germinate in petri dishes with filter paper at 25 ± 2 °C and 12h photoperiod. The plants were transferred to trays containing Pinus bark as substrate and kept under the same conditions for two months. After this period, they were placed in a germination chamber at different temperatures (25 °C, 37 °C, 15 °C and 37 °C/15 °C), photoperiod of 12h and evaluated for up to 15 days. The collections occurred in 1 day, 4 days, 7 days, 11 days and 15 days. The results showed that the temperature of 37 °C caused the greatest release of ammonium in the tissues at 15 days of cultivation, accompanied by decreased GS, increased GDH, reduced photosynthetic pigments and Fv/Fm values. Plants maintained at 15 °C had lower values for relative water content, small increase of ammonium and increase of GS. GDH activity had no significant difference, chlorophyll a increase and fluorescence values close to control (25 °C). The alternation treatment (37 °C/15 °C) presented values of the evaluated parameters closer to 25 °C than to 37 °C, possibly due to the nights having lower temperatures than during the day. Showing that the constant high temperatures day / night affect the plants of A. imperialis more than the low temperatures. When the plants were de-acclimated, that is, the plant batch at 37 °C was transferred to 25 °C, a reduction in ammonium content, an increase in photosynthetic pigments and an increase in Fv/Fm, revealing the ability to adjust these parameters as a function of decreasing cultivation temperature. It can be concluded that Alcantarea imperialis plants are resistant to temperature increase at 37 °C for up to 15 days. However, the existence of a night cold period of 15 °C was essential for its survival, and more favorable for ammonium assimilation or less release of this ion. These results indicate the need to maintain the thermal amplitude in the environment of occurrence of this species, a condition considered threatened due to the predicted climate changes.
Keywords: Bromeliacea, high temperature, ammonium, global warming, climate changes
RESUMO
Efeitos do aquecimento global incluem um cenário de clima mais extremo com secas, inundações e ondas de calor mais frequentes, alterando o cenário ambiental. Dentre espécies tolerantes à situações de estresse, encontram-se as bromélias rupícolas, como Alcantarea imperialis (Carrière) Harms, a qual ocupa ambientes sujeitos a intensas variações de temperatura, o que indica a presença de mecanismos fisiológicos que garantam sua sobrevivência. Nesse sentido, pode tornar-se um modelo para estudo das respostas fisiológicas aos eventos de mudanças climáticas, como o aumento da temperatura. Tem sido considerado que um dos efeitos da exposição à altas temperaturas nas plantas, é o aumento da proteólise que pode levar à liberação de amônio, dentre outros produtos considerados tóxicos se acumulados. Portanto, esse íon deve ser assimilado com eficiência pela ação de enzimas como a glutamina sintetase (GS) e glutamato desidrogenase (GDH). O objetivo deste trabalho foi avaliar as atividades dessas enzimas em plantas de Alcantarea imperialis, submetidas à diferentes condições térmicas, visando avaliar a assimilação eficiente de amônio e a capacidade de sobrevivência no cenário de alteração da temperatura. Sementes foram colocadas para germinar em placas de Petri com papel filtro, a 25 ± 2 °C e fotoperíodo de 12h. As plantas foram transferidas para bandejas contendo como substrato casca de Pinus, sendo mantidas nas mesmas condições durante dois meses. Após esse período, foram colocadas em câmara de germinação, em diferentes temperaturas (25 °C, 37 °C, 15 °C e 37 °C/15 °C), fotoperíodo de 12h e avaliadas por até 15 dias. As coletas ocorreram em 1 dia, 4 dias, 7 dias, 11 dias e 15 dias. Os resultados mostraram que a temperatura de 37°C foi que ocasionou maior liberação de amônio nos tecidos aos 15 dias de cultivo, acompanhado de diminuição da GS, aumento da GDH, redução dos pigmentos fotossintéticos e dos valores de Fv/Fm. Já as plantas mantidas à 15°C apresentaram menores valores para o conteúdo relativo de água, pequeno aumento de amônio e aumento de GS. A atividade de GDH não teve diferença significativa, aumento de clorofila a e valores de fluorescência próximos ao controle (25 °C). O tratamento de alternância (37 °C/15 °C) apresentou valores dos parâmetros avaliados mais próximos à 25 °C do que à 37 °C, possivelmente devido as noites terem temperaturas mais baixas do que durante o dia. Mostrando que as altas temperaturas constantes dia/noite afetam mais as plantas de A. imperialis do que as baixas temperaturas. Quando as plantas foram de-aclimatadas, ou seja, o lote de plantas a 37 °C foi transferido para 25 °C, observou-se redução do conteúdo de amônio, aumento dos pigmentos fotossintéticos e aumento do Fv/Fm, revelando a capacidade de ajustar esses parâmetros em função da diminuição da temperatura de cultivo. É possível concluir que as plantas de Alcantarea imperialis são resistentes ao aumento da temperatura a 37 °C por até 15 dias. Contudo, a existência de um período de frio noturno de 15 °C foi essencial à sua sobrevivência, e mais favorável à assimilação de amônio ou à menor liberação desse íon. Esses resultados indicam a necessidade de manutenção da amplitude térmica no ambiente de ocorrência dessa espécie, condição esta considerada ameaçada devido às alterações climáticas previstas.
Palavras-chave: Bromeliaceae, temperatura alta, amônio, aquecimento global, mudanças climáticas
Gabriela Maria Cabral Nascimento
Atividade das enzimas glutamina sintetase e glutamato desidrogenase em plantas de Alcantarea imperialis (Carrière) Harms submetidas à diferentes temperaturas
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