Caracterização química e atividade de ulvanas na indução de respostas oxidativas associadas ao controle de Alternaria brassicicola e Colletotrichum higginsianum em Arabidopsis thaliana

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Caracterização química e atividade de ulvanas na indução de respostas oxidativas associadas ao controle de Alternaria brassicicola e Colletotrichum higginsianum em Arabidopsis thaliana

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Título: Caracterização química e atividade de ulvanas na indução de respostas oxidativas associadas ao controle de Alternaria brassicicola e Colletotrichum higginsianum em Arabidopsis thaliana
Autor: Freitas, Mateus Brusco de
Resumo: Atualmente, a busca por métodos alternativos no controle de doenças de plantas vem aumentando. Neste contexto, a indução da resistência de plantas surge como uma alternativa amigável ao meio ambiente. Dentre os indutores de resistência, pode-se destacar a ulvana, um heteropolissacarídeo sulfatado extraído das paredes celulares de algas verdes do gênero Ulva spp. Este polissacarídeo tem potencial no controle de vários patógenos em culturas economicamente importantes, tais como macieira e feijão. Assim, o presente trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência de ulvanas sulfatadas quimicamente e parcialmente depolimerizadas e estudar os mecanismos bioquímicos de defesa relacionados ao estresse oxidativo no controle de Alternaria brassicicola e Colletotrichum higginsianum em plantas de Arabidopsis thaliana. Para a avaliação do efeito da sulfatação química e da depolimerização parcial da ulvana, plantas de A. thaliana genótipo WT foram pulverizadas com ulvanas com teor de sulfato variando de 18,9 a 36,6%, com 8 frações com diferentes pesos moleculares ou ramnose e inoculadas com A. brassicicola ou C. higginsianum. A severidade das doenças foi quantificada 5 dias após a inoculação. Para a avaliação do estresse oxidativo, plantas dos genótipos WT, AtrbohF e AtrbohD foram tratadas com água (testemunha) ou ulvana (1 mg mL-1) e três dias depois inoculadas com A. brassicicola. A severidade da doença foi quantificada cinco dias após a inoculação. As atividades de peroxidases, NADPH oxidases, catalases, ascorbato peroxidases, glutationa redutases e superóxido dismutases foram determinadas às 6, 12, 24 e 48 horas após a inoculação (h.a.i). A perda de eletrólitos devido a danos na membrana celular foi determinada às 12 h.a.i, enquanto que o crescimento do fungo in planta e o acúmulo de peroxido de hidrogênio foram visualizados 72 h.a.i. A pulverização tanto de ulvana quanto dos seus derivados com diferentes teores de sulfato reduziu a severidade de A. brassicicola e C. higginsianum de forma semelhante. As frações DU1, DU3, DU5 e DU7 reduziram de forma mais eficiente a severidade de A. brassicicola quando comparadas com a ulvana. Por outro lado, as frações com baixo peso molecular DU6 e DU8 falharam em controlar o patógeno. Estes resultados sugerem que a eficiência em induzir respostas de defesa em A. thaliana pode estar mais relacionada com características estruturais do que o grau de polimerização da ulvana. A ramnose, o principal açúcarcomponente da ulvana, reduziu tanto a severidade de A. brassicicola quanto a de C. higgisanum de forma semelhante ao polissacarídeo. Foi possível observar que o tratamento com ulvana reduziu a colonização dos tecidos e, consequentemente, a severidade de A. brassicicola nos genótipos WT e AtrbohF e aumentou a atividade de NADPH oxidase e os níveis de peróxido de hidrogênio. Além disso, o polissacarídeo tendeu a incrementar a atividade de enzimas envolvidas com a remoção de espécies ativas de oxigênio, sugerindo um controle rígido do sistema antioxidante. A ulvana não protegeu o mutante AtrbohD e plantas WT previamente infiltradas com difenileno iodonio, ambas afetadas na atividade de NADPH oxidase e no acúmulo de peroxido de hidrogênio.<br>Abstract : Nowadays, there is an increasing demand for alternative disease control methods in plants. In this context, the induction of plant resistance arises as an eco-friendly alternative. Among resistance inducers, ulvan, a sulfated heteropolysaccharide extracted from green seaweed belonging to Ulva spp., has potential to control several pathogens in economically important crops such as apple and beans. Thus, the present work aimed to evaluate the efficiency of chemically sulfated and partially depolymerized ulvans and to study the biochemical defense mechanisms related to oxidative stress in the control of Alternaria brassicicola and Colletotrichum higginsianum in Arabidopsis thaliana plants. In order to evaluate the effect of chemical sulfation and partial depolymerization of ulvan, WT A. thaliana plants were sprayed with ulvans (sulfate content varying from 18.9 to 36.6%), eight fractions with different molecular weight or rhamnose and inoculated with A. brassicicola or C. higginsianum. The severity of both diseases was quantified five days after inoculation. In order to evaluate the oxidative stress responses, A. thaliana plants ecotypes WT, AtrbohF and AtrbohD were sprayed with water (control) or ulvan (1 mg mL-1) and inoculated three days later with A. brassicicola. The disease severity was quantified five days after inoculation. The activities of peroxidases, NADPH oxidases, catalases, ascorbate peroxidases, glutathione reductases and superoxide dismutases were determined at 6, 12, 24 and 48 hours after inoculation (h.a.i). Electrolyte loss due to damage in cell membrane was quantified at 12 h.a.i, whereas the colonization of host tissues by the fungus and hydrogen peroxide accumulation were visualized at 72 h.a.i. The spraying of ulvan and its derivatives with different sulfate content reduced the severity of A. brassicicola and C. higginsianum at a similar extent. Fractions DU1, DU3, DU5 and DU7 reduced the disease more efficiently when compared to ulvan. On the other hand, low molecular weight fractions DU6 and DU8 failed to control the pathogen suggesting that the efficiency in inducing resistance in A. thaliana may be related to structural features than chain size itself. On the other hand, the main sugar component of ulvan namely rhamnose reduced the severity of both diseases at a similar extent as the polysaccharide did. It was possible to observe that ulvan reduced the colonization of host tissues and, consequently, the severity of A. brassicicola and increased the activity of NADPH oxidases as well ashydrogen peroxide levels in WT and AtrbohF plants. Ulvan did not protect the AtrbohD mutant and WT plants previously sprayed with diphenyleneiodonium both impaired in NADPH oxidases activity and hydrogen peroxide accumulation.
Descrição: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Recursos Genéticos Vegetais, Florianópolis, 2014.
URI: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/133068
Data: 2014


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