Ação da prolina exógena no cultivo in vitro de genótipos de cana-de-açúcar submetidos ao estrese salino

A cana-de-açúcar é um dos principais produtos agrícola no cenário econômico e social brasileiro e sua manutenção, bem como o aumento de produção e produtividade está ligado ao melhoramento genético com seleção de novos genótipos que apresentem características de interesse agronômico. As técnicas de cultura de tecidos podem ser utilizadas em estudos de seleção ou avaliação da tolerância de plantas contribuindo no esclarecimento das alterações provenientes das condições de estresse. A produtividade da cana-de-açúcar sofre influência de diversos fatores ambientais como a salinidade que limita a produção devido aos efeitos osmóticos e de toxidade iônica pela absorção de Na+ e Cl-. O estresse salino aumenta a concentração de espécies reativas de oxigênio (ROS), podendo promover estresse oxidativo e provocar injúrias aos lipídeos, proteínas, carboidratos e DNA. Para minimizar os danos causados pelo acúmulo de ROS, as plantas possuem o sistema antioxidativo de defesa que envolve substâncias de natureza enzimática (catalase-CAT, peroxidase-POD, ascorbato peroxidase-APX e polifenoloxidase-PPO) e não enzimática como a prolina. Os objetivos desse estudo foram avaliar a ação de prolina exógena no cultivo in vitro de genótipos de cana-de-açúcar submetidos ao estresse salino e analisar as alterações bioquímicas que ocorrem nessas condições. Foram utilizadas plantas micropropagadas dos genótipos RB931011 e RB872552. As plantas foram cultivadas, durante 20 dias, na ausência ou presença de 20 mM de prolina associada ou não a 100 mM de NaCl, totalizando cinco tratamentos. Foi utilizado o delineamento inteiramente casualizado com fatorial 2x5 (genótipo x tratamento). Amostras de folhas foram coletadas procedendo-se análises dos teores de prolina endógena e proteínas solúveis totais, porcentagem de extravasamento de eletrólitos, concentração dos íons Na+ e K+ e atividade das enzimas CAT, POD, APX e PPO. Os dados foram submetidos à análise de variância ANOVA, e as médias comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. Nos tratamentos salinos, ambos os genótipos apresentaram aumento no extravasamento de eletrólitos, causado, possivelmente, pela peroxidação lipídica. As plantas cultivadas sob estresse salino apresentaram redução no teor de proteínas solúveis totais e paralelamente ocorreu uma manutenção ou acréscimo no teor de prolina endógena. O sal também promoveu o aumento na concentração de Na+ e diminuição de K+ gerando, consequentemente, uma elevada relação Na+/K+. A atividade das enzimas CAT, POD, APX e PPO, responsáveis pela eliminação de ROS, aumentaram em função da salinidade em ambos os genótipos. O genótipo RB931011 apresentou uma maior aclimatação ao estresse salino quando comparado ao genótipo RB872552 devido ao maior aumento do teor de prolina endógena e maior atividade das enzimas antioxidantes o que resultou em um menor dano de membrana.Sugarcane is one of the main agricultural products in the economic and social scenario Brazilian and maintenance, as well as increased production and productivity is linked to genetic improvement with selection of new genotypes that have the characteristics of agronomic interest. The techniques of tissue culture can be used in studies of selection or evaluation of the tolerance of plants contributing to clarify the changes from the conditions of stress. The productivity of sugarcane is influenced by several environmental factors such as salinity that limits production due to osmotic effects and ion toxicity by absorption of Na+ and Cl-. Salt stress increase the concentration of reactive oxygen species (ROS), may promote oxidative stress and cause injury to lipids, proteins, carbohydrates and DNA. To minimize the damage caused by the accumulation of ROS, plants possess the antioxidant defense system involving substances of nature enzyme (catalase-CAT, peroxidase-POD, ascorbate peroxidase-APX and polyphenoloxidase, PPO) and not enzyme as the proline. The objectives of this study were to evaluate the effects of exogenous proline in cultivation in vitro of sugarcane submitted to salt stress and analyze the biochemical changes that occur in these conditions. Plants were micropropagated genotypes RB931011 and RB872552. Plants were grown, for 20 days, in the absence or presence of 20 mM proline with or without 100 mM NaCl, totaling five treatments. We used a completely randomized design with 2x5 factorial (genotype x treatment). Leaf samples were collected proceeding to analysis of endogenous levels of proline and total soluble proteins, percentage of electrolyte leakage, concentration of Na+ and K+ and activity of enzymes CAT, POD, APX and PPO. The data were analyzed using ANOVA and means compared by Tukey test at 5% probability. In the saline treatments, both genotypes showed an increase in electrolyte leakage, caused possibly, by lipid peroxidation. Plants grown under salt stress showed a reduced content of total soluble protein and in parallel maintenance or increase in the endogenous proline content. The salt also promoted the increase in the concentration of Na+ and decreased K+ generating thus a high ratio Na+/K+. The activity of CAT, POD, APX and PPO, responsible for the elimination of ROS, increased with increasing salinity in both genotypes. The RB931011 genotype had a greater acclimation compared to genotype RB872552 due to the largest increase in endogenous proline content and increased activity of antioxidant enzymes resulting in minor membrane damage.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNP