Oxidative responses and physiological changes in tomato plants infected by Xanthomonas gardneri

A mancha bacteriana causada por Xanthomonas gardneri é uma das doenças mais importantes da cultura do tomateiro e é capaz de afetar a produção de tomate, principalmente para processamento industrial. Este trabalho teve o objetivo de verificar as possíveis alterações bioquímicas e fisiológicas em plantas de tomateiro da cultivar Santa Clara infectadas por X. gardneri. Para isto foi determinada a atividade de importantes enzimas do sistema antioxidativo, além de alguns metabólitos. As principais enzimas quantificadas foram a peroxidase (POX), a ascorbato da peroxidase (APX), a catalase (CAT), a superóxido dismutase (SOD), a peroxidase da glutationa (GPX) e a redutase da glutationa (GR). Foram avaliadas as concentrações de peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ), superóxido (O 2- ) e aldeído malônico (MDA). Também foram determinados parâmetros relacionados às tocas gasosas e à fluorescência da clorofila a, bem como a concentração de pigmentos fotossintéticos e imagens de fluorescência da clorofila a. De uma maneira geral, a atividade das enzimas quantificadas foi significativamente maior para as plantas inoculadas em relação às plantas não inoculadas em quase todos os dias após inoculação (dai), com exceção da GPX e da GR que apresentaram maior atividade significativa somente no último dai. As concentrações de MDA e O 2- foram significativamente maiores para as plantas inoculadas em relação às plantas não inoculadas aos 6, 9 e 18 dai e a concentração de H 2 O 2 aos 9 e 18 dai. As concentrações de clorofila a e clorofila b foram significativamente menores para as plantas inoculadas em relação ás plantas não inoculadas aos 6, 9, 12 e 15 dai e a concentração de carotenoides aos 9, 12 e 15 dai. Todos os parâmetros relacionados às trocas gasosas foram significativamente menores para as plantas inoculadas em relação às plantas não inoculadas em todos os dai. Os parâmetros da fluorescência da clorofila a também apresentaram significativas alterações. O rendimento quântico máximo do fotossistema II (F v/ F m ) e a taxa de transporte de elétrons (ETR) foram significativamente menores para as plantas inoculadas em relação às plantas não inoculadas durante todos os dai. A fluorescência inicial (F0) e o quenching não fotoquímico (NPQ), foram significativamente maiores para as plantas inoculadas em relação às plantas não inoculadas durante todos os dai e aos 3, 9 e 12 dai, respectivamente. O rendimento quântico efetivo do fotossistema II (F’ v /F’ m ) foi significativamente menor para as plantas inoculadas em relação às plantas não inoculadas aos 9, 12 e 15 dai e o quenching fotoquímico (qP) aos 3, 6, 12 e 15 dai. Em relação às imagens de fluorescência da clorofila a pôde-se observar uma nítida alteração nas imagens dos parâmetros com o progresso da mancha bacteriana. Essas alterações puderam ser verificadas devido a mudanças no padrão de cores das imagens.The bacterial spot caused by Xanthomonas gardneri is one of the most important diseases of tomato crop and is able to affect the production of tomatoes, mainly for industrial processing. This study aimed to determine possible biochemical and physiological changes in tomato plants cultivar Santa Clara infected X. gardneri. For it was determined the activity of key enzymes of the antioxidant system, and some metabolites.The main enzymes were quantified peroxidase (POX), the ascorbate peroxidase (APX), catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx) and glutathione reductase (GR). We evaluated the concentrations of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), superoxide (O 2- ) and malondialdehyde (MDA). Were also determined parameters related to the gas holes and chlorophyll fluorescence and the pigments and the concentration of chlorophyll fluorescence images a. De general, the enzyme activity was quantified significantly higher plants inoculated with respect to uninoculated plants in almost every day after inoculation (dai), except for GPX and GR showed that significantly more activity only in the last dai. The concentrations of MDA and O 2- were significantly higher for the inoculated plants compared to uninoculated plants at 6, 9 and 18 dai and the concentration of H 2 O 2 to give 9 and 18 dai. The concentration of chlorophyll a and chlorophyll b were significantly lower for the inoculated plants in comparison to plants not inoculated at 6, 9, 12 and 15 therefrom and the concentration of carotenoids to 9, 12 and 15 there from. All parameters related to gas exchange were significantly lower for plants inoculated compared to uninoculated plants in all dai. The parameters of chlorophyll fluorescence also showed significant changes. The maximum quantum yield of photosystem II (F v / F m ) and electron transport rate (ETR) were significantly lower for plants inoculated compared to uninoculated plants during all dai. The initial fluorescence (F0) and non-photochemical quenching (NPQ) were significantly higher for the inoculated plants compared to uninoculated plants during all dai and 3, 9 and 12 dai, respectively. The effective quantum yield of photosystem II (F’ v /F’ m ) was significantly lower for plants inoculated compared to uninoculated plants at 9, 12 and 15 dai and photochemical quenching (qP) at 3, 6, 12 e 15 dai. In relation to the images of chlorophyll fluorescence could be observed a clear change in the parameters of the images with the progress of bacterial spot. These changes could be verified due to changes in the pattern of color images.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic