Respostas morfofisiológicas e produção de compostos secundários de duas espécies de Croton submetidas à deficiência hídrica e alagamento
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Data
2022-05-09
Autores
Orientador
Kolb, Rosana Marta 
Scalon, Silvana de Paula Quintão
Coorientador
Pós-graduação
Ciências Biológicas (Biologia Vegetal) - IBRC
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
Croton floribundus e C. urucurana são comumente utilizadas em restauração de florestas, além de possuírem importância medicinal, devido à produção de metabólitos secundários bioativos. Ocorrem em locais com diferentes disponibilidades hídricas do solo, o que pode interferir direta ou indiretamente em seus metabolismos. Com isso, nosso objetivo foi avaliar aspectos do metabolismo primário e secundário dessas duas espécies de Croton sob estresse hídrico (déficit e alagamento) e investigar suas capacidades de recuperação após o alagamento. No capítulo 1 objetivamos avaliar alterações metabólicas relacionadas à fotossíntese e defesa antioxidante das duas espécies de Croton sob diferentes capacidades de retenção de água do solo (CRAs - 25%, 50%, 75% e 100%) e tempos de avaliação (30, 60 e 90 dias). Todas as plantas de C. floribundus cultivadas sob 25% de CRAs morreram antes da avaliação dos 30 dias. Sob 50% de CRAs as plantas sobreviveram, mas não cresceram ao longo dos 90 dias, apresentando redução da capacidade fotossintética, de metabólitos secundários e de sua atividade antioxidante, bem como aumento de prolina e da atividade de enzimas antioxidantes. As plantas de C. urucurana sobreviveram sob 25% de CRAs, mas não cresceram. Sob 25 e 50% de CRAs a capacidade fotossintética reduziu significativamente até os 90 dias. As plantas sob 25% de CRAs apresentaram maior redução na quantidade de metabólitos secundários e na atividade antioxidante, e aumento da atividade de enzimas antioxidantes até os 60 dias e posterior redução das enzimas aos 90 dias, com aumento de prolina. Ambas as espécies recuperaram o conteúdo relativo de água nas folhas aos 90 dias. Nossos resultados demonstram que C. floribundus é mais sensível ao déficit hídrico, e que o aumento de prolina e da atividade de enzimas antioxidantes podem contribuir para a tolerância à seca em ambas as espécies de Croton, contudo o déficit hídrico diminui o conteúdo de compostos secundários em ambas as espécies. No capítulo 2, estudamos o efeito de diferentes tempos de exposição das plantas ao alagamento em relação à sobrevivência e metabolismo primário e secundário das espécies, bem como o potencial de recuperação após cada período de alagamento. Diferentemente de C. urucurana, as plantas de C. floribundus sobreviveram ao alagamento apenas por 60 dias e ao pós-alagamento desse período. Em ambas as espécies, o alagamento reduziu a capacidade fotossintética, a eficiência fotoquímica do fotossistema II e limitou o crescimento da parte aérea e da raiz, entretanto, esses parâmetros indicaram recuperação das plantas no pós-alagamento. Adicionalmente, o alagamento aumentou o teor dos metabólitos secundários, a atividade antioxidante, o conteúdo de prolina e a atividade das enzimas antioxidantes. Em ambas as espécies não houve aumento da atividade da enzima álcool desidrogenase. Assim, concluímos que C. floribundus é mais sensível ao alagamento quando comparada ao seu par congenérico, que os mecanismos de adaptação ao alagamento estão relacionados à plasticidade fenotípica das espécies, incluindo a formação de lenticelas caulinares hipertróficas e raízes adventícias, modificações do metabolismo primário e secundário, e produção de moléculas protetoras como a prolina.
Resumo (inglês)
Croton floribundus and C. urucurana are commonly used in forest restoration, in addition to having medicinal importance, due to the production of bioactive secondary metabolites. They occur in areas with different soil water availability, which can directly or indirectly interfere with their metabolism. Our objective was to evaluate the primary and secondary metabolism of these two Croton species under water stress (deficit and flooding), and to investigate their recovery capacities after flooding. In Chapter 1, we evaluated the metabolic alterations related to photosynthesis and antioxidant defense of the two Croton species under different soil water holding capacities (WHC - 25%, 50%, 75%, and 100%) and evaluation times (30, 60, and 90 days). All C. floribundus plants grown under 25% of WHC died before the 30-day evaluation. At 50% of WHC, the plants survived, but did not grow over the 90 days, showing reduced photosynthetic capacity, reduced secondary metabolites and antioxidant activity, and increased proline and antioxidant enzyme activity. C. urucurana plants survived at 25% of WHC, but did not grow. Under 25 and 50% of WHC, the photosynthetic capacity was significantly reduced up to 90 days. Plants grown at 25% of WHC showed a greater reduction in the amount of secondary metabolites and antioxidant activity, increased activity of antioxidant enzymes up to 60 days, with subsequent reduction of enzymes at 90 days, with a rise in proline. Both species recovered the relative water content in the leaves at 90 days. Our results demonstrate that C. floribundus is more sensitive to water deficit, that the increase in proline and antioxidant enzyme activity may contribute to drought tolerance in both Croton species, and that the water deficit decreased the content of secondary compounds in both species. In Chapter 2, we studied the effect of different periods of exposure of plants to flooding on their survival and primary and secondary metabolism of species, as well as the potential for post-flood recovery. Unlike C. urucurana, C. floribundus plants survived the flooding for only 60 days and the postflooding period. In both species, flooding reduced the photosynthetic capacity, photochemical efficiency of photosystem II and limited the growth of the aerial part and roots; however, these parameters indicated recovery of plants after flooding. Moreover, flooding increased the content of secondary metabolites, antioxidant activity, proline, and the activity of antioxidant enzymes. In both species, no increase was observed in the alcohol dehydrogenase enzyme activity. Thus, C. floribundus is more sensitive to flooding compared to its congeneric pair, and the mechanisms of adaptation to flooding are related to the phenotypic plasticity of the species, including the formation of hypertrophic stem lenticels and adventitious roots, changes in primary and secondary metabolism, and production of protective molecules such as proline.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Português