RESUMO
Artemisia annua is cultivated mainly for isolation of artemisinin, a potent antimalarial compound. Moderate salt stress has been proved to increase the artemisinin synthesis by the plant. The aim of this study was to evaluate the influence of salt stress on physiological parameters and cell wall polysaccharides of A. annua. Plants subjected to salt stress displayed reduction in the biomass and length and showed high damage of cellular membranes. Cell wall polysaccharides extracted from aerial parts with hot water, EDTA and NaOH also exhibited modifications in the yield and monosaccharide composition. The main changes were found in the pectic polysaccharides: increase of homogalacturonan domain, increase of neutral side chains and increase in the methyl esterification. 1H NMR analyses of pectins indicated that for A. annua, arabinans have an important role in coping with salt stress. Hemicellulose domain was also modified under salt stress, with increased xylose contents. The results indicated adaptations in the cell wall of A. annua under salt stress.
Assuntos
Artemisia annua/crescimento & desenvolvimento , Polissacarídeos/química , Estresse Salino , Artemisia annua/química , Biomassa , Parede Celular/química , Componentes Aéreos da Planta/química , Extratos Vegetais/químicaRESUMO
O aumento da eficiência de uso do nitrogênio nas plantas cultivadas é resultado da melhoria nos mecanismos envolvidos na absorção, translocação, assimilação e remobilização do nitrogênio. Nesse estudo, plantas de tabaco com alto acúmulo de prolina causado pela inserção do gene mutante VaP5CSF129A sob controle do promotor constitutivo CaMV35S foram utilizadas como modelo para investigar o efeito da superexpressão do transgene na absorção e utilização de nitrogênio. Para tanto, foi conduzido um experimento em casa de vegetação, em delineamento inteiramente casualizado, em arranjo fatorial 2x5, formado por dois genótipos (evento transgênico e controle não transformado) e cinco doses de adubação nitrogenada (25, 50, 100, 200 e 400 kgha-¹ de nitrogênio). As plantas foram avaliadas quanto à altura, número de folhas, massa seca, teor de prolina livre, teores de nitrogênio e de proteína total; além das eficiências de absorção (EAbs), utilização (EUtil) e uso (EUN) do nitrogênio aplicado. As plantas do evento transgênico com alto acúmulo de prolina foram menos eficientes que as plantas controle em termos de absorção de nitrogênio, apresentando menores teores de nitrogênio nas folhas, raiz e na planta inteira, o que resultou em menor EAbs nessas plantas. Não houve diferença na eficiência de utilização de nitrogênio entre os genótipos transgênico e o controle. No entanto, as plantas transgênicas apresentaram menor EUN em comparação às plantas controle. Concluiu-se que plantas de tabaco transgênicas com alto acúmulo de prolina não apresentam potencial de utilização direta em sistemas agrícolas, uma vez que a alteração do balanço bioquímico entre os metabolismos de nitrogênio e carbono não resultou em plantas com maior eficiência de uso do nitrogênio.
Increasing the nitrogen use efficiency of crop plants is a result of the improvement in the mechanisms involved in nitrogen uptake, translocation, assimilation and remobilization. In this study, tobacco plants with high accumulation of proline caused by the insertion of the VaP5CSF129A mutant gene under control of the constitutive promoter CaMV35S was used as a model to investigate the effect of overexpression of the transgene in the uptake and utilization of N. For this, an experiment was carried out in a completely randomized design, in a 2x5 factorial arrangement, with two genotypes (transgenic event and untransformed control) and five levels of nitrogen fertilization (25, 50, 100, 200 and 400 kg N ha-¹), cultivated under greenhouse conditions. Plants were evaluated for height, number of leaves, dry mass, free proline content, nitrogen content, total protein content and use of the applied N (efficiency of absorption -EAbs, efficiency of leaf utilization EUtil and efficiency of plant use -EUN). The transgenic plants with high proline accumulation were less efficient than the control plants in terms of nitrogen absorption (with lower N levels in root, leaves and whole plant), which resulted in lower EAbs. There was no difference between the transgenic and control genotypes for EUtil. However, the transgenic plants presented lower EUN in comparison to the control plants. Our data showed that transgenic tobacco plants with high proline accumulation do not have potential for direct use in agricultural systems, since the alteration of the biochemical balance between the metabolisms of nitrogen and carbon did not result in plants with higher EUN.
RESUMO
O aumento da eficiência de uso do nitrogênio nas plantas cultivadas é resultado da melhoria nos mecanismos envolvidos na absorção, translocação, assimilação e remobilização do nitrogênio. Nesse estudo, plantas de tabaco com alto acúmulo de prolina causado pela inserção do gene mutante VaP5CSF129A sob controle do promotor constitutivo CaMV35S foram utilizadas como modelo para investigar o efeito da superexpressão do transgene na absorção e utilização de nitrogênio. Para tanto, foi conduzido um experimento em casa de vegetação, em delineamento inteiramente casualizado, em arranjo fatorial 2x5, formado por dois genótipos (evento transgênico e controle não transformado) e cinco doses de adubação nitrogenada (25, 50, 100, 200 e 400 kgha-¹ de nitrogênio). As plantas foram avaliadas quanto à altura, número de folhas, massa seca, teor de prolina livre, teores de nitrogênio e de proteína total; além das eficiências de absorção (EAbs), utilização (EUtil) e uso (EUN) do nitrogênio aplicado. As plantas do evento transgênico com alto acúmulo de prolina foram menos eficientes que as plantas controle em termos de absorção de nitrogênio, apresentando menores teores de nitrogênio nas folhas, raiz e na planta inteira, o que resultou em menor EAbs nessas plantas. Não houve diferença na eficiência de utilização de nitrogênio entre os genótipos transgênico e o controle. No entanto, as plantas transgênicas apresentaram menor EUN em comparação às plantas controle. Concluiu-se que plantas de tabaco transgênicas com alto acúmulo de prolina não apresentam potencial de utilização direta em sistemas agrícolas, uma vez que a alteração do balanço bioquímico entre os metabolismos de nitrogênio e carbono não resultou em plantas com maior eficiência de uso do nitrogênio.(AU)
Increasing the nitrogen use efficiency of crop plants is a result of the improvement in the mechanisms involved in nitrogen uptake, translocation, assimilation and remobilization. In this study, tobacco plants with high accumulation of proline caused by the insertion of the VaP5CSF129A mutant gene under control of the constitutive promoter CaMV35S was used as a model to investigate the effect of overexpression of the transgene in the uptake and utilization of N. For this, an experiment was carried out in a completely randomized design, in a 2x5 factorial arrangement, with two genotypes (transgenic event and untransformed control) and five levels of nitrogen fertilization (25, 50, 100, 200 and 400 kg N ha-¹), cultivated under greenhouse conditions. Plants were evaluated for height, number of leaves, dry mass, free proline content, nitrogen content, total protein content and use of the applied N (efficiency of absorption -EAbs, efficiency of leaf utilization EUtil and efficiency of plant use -EUN). The transgenic plants with high proline accumulation were less efficient than the control plants in terms of nitrogen absorption (with lower N levels in root, leaves and whole plant), which resulted in lower EAbs. There was no difference between the transgenic and control genotypes for EUtil. However, the transgenic plants presented lower EUN in comparison to the control plants. Our data showed that transgenic tobacco plants with high proline accumulation do not have potential for direct use in agricultural systems, since the alteration of the biochemical balance between the metabolisms of nitrogen and carbon did not result in plants with higher EUN.(AU)
RESUMO
O objetivo deste trabalho foi identificar através de análises fisiológicas e bioquímicas as alterações em plantas de artemísia sob estresse salino. O experimento foi conduzido em casa de vegetação e a imposição do estresse se deu através da irrigação com solução de NaCl (0, 100 e 200 mM) na frequência de 3 vezes por semana, durante 100 dias. O efeito do estresse foi avaliado pelas variáveis: altura, massa seca, teores foliares de Na e K, índice de estabilidade de membrana e teor de malondealdeído. O arranjo experimental foi o inteiramente casualizado, com 3 tratamentos e 15 repetições. Os dados foram submetidos à análise de variância e teste de comparação de médias. Concluiu-se que em níveis muito elevados (200 mM) o estresse salino pode ser considerado prejudicial à espécie, caracterizando um estresse severo. Na presença do NaCl as plantas diminuem a produção de biomassa e apresentam alterações fisiológicas e bioquímicas, indicadoras de oxidação das células. Assim sendo, não é aconselhável a produção desta planta medicinal em solos com salinidade muito elevada.
The goal of this study was to identify through physiological and biochemical analyzes changes in artemisia plants under salt stress. Plants under greenhouse conditions were irrigated with solutions of NaCl (0, 100 and 200 mM), 3 times a week, for 45 days. The effect of stress was evaluated by the variables: plant height; dry matter production; foliar concentrations of Na and K; membrane stability index; and malondealdeide content. The experimental arrangement was completely randomized with 15 treatments and 3 replications. Data were subjected to analysis of variance and means comparison. It was concluded that at very high levels (200 mM) stress can be considered detrimental to the specie, featuring a severe stress. In the presence of NaCl, the plants decrease its dry matter production and show physiological and biochemical changes indicative of cell oxidation damage. Therefore, it is not advisable the production of this medicinal plant in soils with very high salinity.
Assuntos
Artemisia annua/fisiologia , Artemisia annua/química , Estresse Salino , Cloreto de SódioRESUMO
O objetivo deste trabalho foi identificar através de análises fisiológicas e bioquímicas as alterações em plantas de artemísia sob estresse salino. O experimento foi conduzido em casa de vegetação e a imposição do estresse se deu através da irrigação com solução de NaCl (0, 100 e 200 mM) na frequência de 3 vezes por semana, durante 100 dias. O efeito do estresse foi avaliado pelas variáveis: altura, massa seca, teores foliares de Na e K, índice de estabilidade de membrana e teor de malondealdeído. O arranjo experimental foi o inteiramente casualizado, com 3 tratamentos e 15 repetições. Os dados foram submetidos à análise de variância e teste de comparação de médias. Concluiu-se que em níveis muito elevados (200 mM) o estresse salino pode ser considerado prejudicial à espécie, caracterizando um estresse severo. Na presença do NaCl as plantas diminuem a produção de biomassa e apresentam alterações fisiológicas e bioquímicas, indicadoras de oxidação das células. Assim sendo, não é aconselhável a produção desta planta medicinal em solos com salinidade muito elevada.(AU)
The goal of this study was to identify through physiological and biochemical analyzes changes in artemisia plants under salt stress. Plants under greenhouse conditions were irrigated with solutions of NaCl (0, 100 and 200 mM), 3 times a week, for 45 days. The effect of stress was evaluated by the variables: plant height; dry matter production; foliar concentrations of Na and K; membrane stability index; and malondealdeide content. The experimental arrangement was completely randomized with 15 treatments and 3 replications. Data were subjected to analysis of variance and means comparison. It was concluded that at very high levels (200 mM) stress can be considered detrimental to the specie, featuring a severe stress. In the presence of NaCl, the plants decrease its dry matter production and show physiological and biochemical changes indicative of cell oxidation damage. Therefore, it is not advisable the production of this medicinal plant in soils with very high salinity.(AU)