Efeito da seca natural e induzida sobre remodelação de ácidos graxos de plantas nativas e exóticas de Cerrado

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Data

2022-05-03

Autores

Teixeira, Danilo Silva

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Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

Introdução e Objetivo: Mudanças climáticas e invasões por espécies exóticas são grandes desafios ambientais atualmente, e as previsões indicam que a porção tropical da América do Sul será a região mais afetada em termos de temperatura e seca. Não se sabe, entretanto como a seca afetará plantas nativas e exóticas. Sabe-se que diferentes formas de estresse induzem modificação da composição lipídica das membranas celulares das plantas. Objetiva-se investigar o efeito do estresse hídrico sobre a remodelação lipídica em perfis de ácidos graxos presentes em diferentes espécies de plantas do Cerrado e entender se plantas nativas, naturalizadas e exóticas invasoras apresentam estratégias similares ou diferenciadas em relação a esse processo. Métodos: Foram realizadas duas abordagens experimentais: a primeira foi uma amostragem em campo, de modo a compreender quais perfis de ácidos graxos estariam presentes em plantas diversificadas que se desenvolveram em ambientes naturais, amostramos em duas estações sazonais distintas (seca e chuvosa) exemplares de nove espécies nativas, naturalizadas e exóticas invasoras presentes em área de Cerrado na cidade de Ilha Solteira no Noroeste do de estado de São Paulo/Brasil. O segundo experimento foi conduzido em casa de vegetação, sendo analisado o efeito do estresse hídrico induzido sobre sete espécies, sendo selecionadas espécies nativas e exóticas invasoras. Foram determinados os perfis de ácidos graxos dos lipídios de membrana; Saturados(SAT), Monoinsaturado(MUFA), Polinsaturado(PUFA), Subclasse Polinsaturado n3(PUFAs n3), Subclasse Polinsaturado n6(PUFAs n6), Subclasse Polinsaturado com cadeias curtas (PUFAs curto), Subclasse Polinsaturado com cadeias longas(PUFAs longo), presentes nas membranas de células radiculares dessas plantas e variáveis de desenvolvimento vegetativo. Resultados: De modo geral, todas as espécies alteraram o perfil de ácidos graxos em função do período sazonal. O estresse hídrico geralmente promoveu diminuição de SAT compensada pelo aumento de PUFA e suas subcategorias com exceção de PUFAs curto. A gramínea exótica de grande potencial invasor no Cerrado Urochloa decumbens comportou-se de maneira similar à herbácea nativa característica de Cerrado Sida cerradoensis em termos de alteração de composição de ácidos graxos frente à seca. Todas as espécies alteraram o desenvolvimento vegetativo, sendo observados diferenças significativas no comprimento de raiz, diâmetro do caule, altura das plantas, percentual de água na parte aérea e radicular em função do estresse hídrico estabelecido. Conclusão: Estes resultados demonstram que as plantas presentes no bioma Cerrado alteram seus perfis de ácidos graxos frente ao estresse hídrico, tendendo a deixar as membranas de suas raízes mais permeáveis por meio de maiores concentrações de ácidos graxos polinsaturados. A principal gramínea invasora presente no Cerrado, Urochloa decumbens, apresenta modificações semelhantes às plantas nativas de Cerrado, Sida cerradoensis, proporcionando maiores percentuais de PUFAs longo, o que não ocorre com as gramíneas naturalizadas não invasoras Melinis repens e Hyparrhenia rufa. Frente a previsões de secas cada vez mais longas e extremas no Cerrado, esse mecanismo pode conferir às plantas nativas maior capacidade de sobrevivência e demonstra um novo mecanismo de invasões biológicas em regiões de savanas úmidas e ricas em espécies, uma vez que frente ao estresse hídrico gramíneas invasoras podem promove maiores percentuais de PUFAs longo, o que as favorecem no processo de estabelecimento e consequentemente no processo de invasões biológicas.
Introduction and Objective: Climate change and invasions by exotic species are major environmental challenges today, and forecasts indicate that the tropical portion of South America will be the region most affected in terms of temperature and drought. It is not known, however, how the drought will affect native and exotic plants. It is known that different forms of stress induce changes in the lipid composition of plant cell membranes. The objective is to investigate the effect of water stress on lipid remodeling in fatty acid profiles present in different species of Cerrado plants and to understand whether native, naturalized and exotic invasive plants have similar or different strategies in relation to this process. Methods: Two experimental approaches were carried out: the first one was a field sampling, in order to understand which fatty acid profiles would be present in diversified plants that developed in natural environments; we sampled in two distinct seasonal seasons (dry and rainy) specimens of nine native, naturalized and exotic invasive species present in the Cerrado area in the city of Selvíria, in the State of Mato Grosso do Sul/Brazil. The second experiment was carried out in a greenhouse, and the effect of induced water stress on seven species was analyzed in native and exotic invasive species. Membrane lipid fatty acid profiles were determined: Saturated (SAT), Monounsaturated (MUFA), Polyunsaturated (PUFA), Subclass Polyunsaturated n3 (PUFAs n3), Subclass Polyunsaturated n6 (PUFAs n6), Subclass Polyunsaturated with short chains (short PUFAs), Subclass Polyunsaturated with long chains (long PUFAs), present in the membranes of root cells of these plants. Variables of vegetative development were also determined. Results: In general, all species changed their fatty acid profile as a function of the seasonal period. Water stress generally promoted a decrease in SAT offset by an increase in PUFA and its subcategories with the exception of short PUFAs. The exotic grass of great invasive potential in the Cerrado Urochloa decumbens behaved similarly to the native herbaceous characteristic of Cerrado Sida cerradoensis in terms of alteration of fatty acid composition in the face of drought. All species altered vegetative development, with significant differences being observed in root length, stem diameter, plant height, percentage of water in the shoots and roots as a function of the established water stress. Conclusion: These results demonstrate that plants present in the Cerrado biome change their fatty acid profiles under water stress, tending to make their root membranes more permeable through higher concentrations of polyunsaturated fatty acids. The main invasive grass present in the Cerrado, Urochloa decumbens, presents modifications similar to the native plants of the Cerrado, with high percentages of long PUFAs, which does not occur with the non-invasive naturalized grasses Melinis repens and Hyparrhenia rufa. Forecasts predict increasingly longer and more extreme droughts in the Cerrado, therefore this mechanism may give native plants a greater ability to survive under such conditions. The similar behaviour between the Cerrado main invasive grass and common native grasses suggests a new mechanism of plant biological invasion under dry conditions.

Descrição

Palavras-chave

Fluidez de membrana, Estresse hídrico, Grupos funcionais, Invasões biológicas, Mudanças climáticas, Membrane fluidity, Water stress, Functional groups, Biological invasions, Climate change

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