Iron tolerance modulated by brassinosteroids is triggered enhancing aerenchyma area and metal homeostasis, coupled to benefits on ros scavenging and CO2 assimilation in rice plants.

Ministério da Educação e Universidade Federal Rural da AmazôniaA toxicidade de ferro (Fe) é um dos estresses abióticos mais freqüentes no arroz, afetando de 15% a 30% da produção total. Os brassinosteróides (BRs), incluindo o 24-epibrassinolídeo (EBR), regulam a homeostase de íons e melhoram o sistema antioxidante. O objetivo desta pesquisa foi responder se o EBR pode contribuir para a tolerância das plantas de arroz expostas à toxicidade de Fe, avaliando as possíveis repercussões nas características anatômicas, concentrações de nutrientes, sistema antioxidante e trocas gasosas. O experimento foi randomizado com quatro tratamentos, incluindo duas concentrações de Fe (250 e 6250 Mm de Fe descritas como controle e toxicidade, respectivamente) e duas concentrações de brassinosteróides (0 e 10 nM EBR, descritas como - EBR e + EBR, respectivamente). Plantas expostas à toxicidade de Fe e tratadas com EBR apresentaram aumentos nas razões Mg2+/Fe2+, Mn2+/Fe2+, Cu2+/Fe2+ e Zn2+/Fe2+ na parte aérea de 83%, 89%, 103% e 120%, respectivamente, comparando com o mesmo tratamento sem EBR. Esta pesquisa revelou que o EBR mitigou os efeitos deletérios da toxicidade de Fe sobre plantas de arroz, modulando a área de aerênquima, na qual esta estrutura contribui para a formação de uma barreira oxidativa, imobilizando o Fe na superfície radicular. Concomitantemente, esse esteróide aumentou o conteúdo de outros metais, como magnésio, manganês, cobre e zinco, comprovando a influência relacionada à homeostase do metal, confirmada por aumentos nas razões de metais. Plantas sob toxicidade de Fe e tratadas com EBR apresentaram aumentos em todas as atividades enzimáticas avaliadas, superóxido dismutase, catalase, ascorbato peroxidase e peroxidase, mitigando os danos oxidativos e favorecendo a eliminação de espécies reativas de oxigênio. Finalmente, as ações do EBR minimizaram os impactos negativos induzidos pelo excesso de Fe na eficiência fotossintética líquida e na eficiência instantânea da carboxilação, sendo esses benefícios diretamente relacionados ao maior transporte de elétrons e densidade estomática e indiretamente ligados ao mecanismo de proteção exercido pelas enzimas antioxidantes no maquinário fotossintético. Portanto, nossos resultados indicam claramente que o EBR é capaz de conferir tolerância em plantas de arroz sob toxicidade de Fe.Iron (Fe) toxicity is one of the most frequent abiotic stresses in rice, affecting from 15% to 30% of total production. Brassinosteroids (BRs), including the 24-epibrassinolide (EBR) regulate ion homeostasis and improve antioxidant system. The aim of this research was to answer if the EBR can contribute to tolerance of rice plants exposed to Fe toxicity, evaluating the possible repercussions on anatomical characteristics, nutrient concentrations, antioxidant system, and gas exchange. The experiment was randomized with four treatments, including two Fe supply (250 and 6250 Mm Fe described as control and toxicity, respectively) and two concentrations of brassinosteroids (0 and 10 nM EBR, described as - EBR and + EBR, respectively). Plants exposed to Fe toxicity and treated with EBR presented increases in Mg2+/Fe2+, Mn2+/Fe2+, Cu2+/Fe2+ and Zn2+/Fe2+ratios in shoot of 83%, 89%, 103% and 120%, comparing with same treatment without EBR. This research revealed that the EBR mitigated the deleterious effects of the Fe toxicity on rice plants, modulating the aerenchyma area, in which this structure contribute to the formation of an oxidative barrier, Fe immobilization in root surface. Concomitantly, this steroid increased the contents of other metais, such as magnesium, manganese, copper and zinc, proving the influence related to metal homeostasis, confirmed by increases in metal ratios. Plants under Fe toxicity and treated with EBR presented increases in ali enzyme activities evaluated, superoxide dismutase, catalase, ascorbate peroxidase and peroxidase, mitigating the oxidative damages and favoring the scavenging of reactive oxygen species. Finally, the EBR actions alleviated the negative impacts induced by Fe excess on net photosynthetic rate and carboxylation instantaneous efficiency, being these benefits directly related to higher electron transport and stomatal density and indirectly linked to protection mechanism exercised by the antioxidant enzymes on photosynthetic machinery. Therefore, our results clearly indicate that the EBR is able to confer tolerance in rice plants under Fe toxicity