Avaliação de parâmetros de estresse oxidativo em plantas de cana-de-açúcar tratadas com peróxico de hidrogênio

A cana-de-açúcar é uma das principais monoculturas no Brasil devido à importância dos seus produtos: etanol e açúcar. A produtividade pode variar entre as diferentes regiões do Brasil como sudeste e nordeste, por adaptações destas gramíneas as diferentes condições edafo-climáticas. As condições do solo e da temperatura da região Nordeste podem promover o estresse oxidativo, hídrico e consequentemente o florescimento precoce o que acarreta perdas consideráveis na produção. Neste trabalho, procurou-se averiguar as prováveis alterações morfofisiológicas, bioquímicas e moleculares resultantes da resposta das plantas ao estresse oxidativo. Deste modo, plantas de cana-de-açúcar foram cultivadas em condições controladas e quando atingiram dois meses foram submetidas a uma condição de hidropônia por 24 horas para sua aclimatação e em seguida ao estresse oxidativo realizado por 8 horas utilizando as concentrações de peróxido de hidrogênio: 0 mM; 10 mM; 20 mM e 30 mM. Após este período, foram observadas as seguintes alterações morfológicas para as folhas: o fechamento foliar parcial ou total de acordo com a concentração de peróxido de hidrogênio utilizada. As análises histomorfológicas permitiram verificar para ambos os tecidos (foliar e radicular) que houve alterações estruturais relacionadas ao aumento do volume das células propiciando, assim, a quebra das paredes das membranas dos vasos condutores xilema e floema entre outras modificações anatômicas em diferentes regiões, assim como a lignificação em algumas regiões. Também foi analisada a atividade enzimática das enzimas Superóxido dismutase - SOD; Catalase - CAT e Ascorbato peroxidase - APX. Foi observado um aumento na atividade da enzima superóxido dismutase nas raízes. Nessa abordagem bioquímica, foi também analisada a peroxidação de lipídeos que mostrou que ocorreram danos nas membranas das folhas e raízes principalmente para a concentração de 30 mM. Entretanto, para a enzima catalase foi observada uma baixa atividade em folhas e esta atividade não foi detectada nas raízes. Contudo, os resultados histomorfologicos juntamente com os resultados bioquímicos fortalecem que o tratamento com peróxido de hidrogênio pode ter alterado a homeostase redox e as vias de sinalização promovendo assim as alterações morfológicas (aumento de células, lignificação) e bioquímicas (EROs e antioxidantes). Outra ferramenta utilizada nesse trabalho foi a proteômica, onde foi utilizado o sequenciamento tanto por meio de géis bidimensionais como também pelo sequenciamento direto utilizando o EZI Q TOF. Os resultados obtidos permitiram com essa abordagem identificar mais de 3.000 proteínas com o score variando de 100-5000 íons. Algumas das proteínas identificadas foram: light Harvesting; oxygen-evolving; Thioredoxin; Ftsh-like protein Pftf precusor; Luminal-binding protein; 2 cys peroxiredoxin e Lipoxygenase. Estas proteínas estão envolvidas no metabolismo em resposta ao estresse oxidativo, proteínas do aparelho fotossintético, além de proteínas hipotéticas e/ou desconhecidas (30% do total). Desta forma, os dados obtidos nos permitem propor uma hipótese, onde às proteínas identificadas estariam envolvidas em processos fisiológicos, na remodelação de tecidos, dano/degradação e síntese de antioxidante/ desintoxicante, correlacionada aos dados de resposta de defesa enzimática, acúmulo de H2O2 nos tecidos ativando a peroxidação lipídica nas paredes das membranas das células. Desta forma ativando várias vias de cascata de sinalizaçãoThe genus Saccharum belongs to Poaceae family. Sugarcane has become important monocultures in Brazil due to their products: ethanol and sugar. The production may change between different regions from Brazil. This difference is related to soil, climatic conditions and temperature that promotes oxidative stress that may induce an early flowering. The aim of this work was to identify the effects of oxidative stress. In order to analyse this, sugarcane plants were submitted to oxidative stress using hydrogen peroxide. After this treatment, the oxidative stress were analyzed Then, the plant responses were analyzed under different approaches, using morphophysiological, biochemical and molecular tools. Thus, sugarcane plants were grown under controlled conditions and until two months they were subjected first to a hydroponics condition for 24 hours in order to acclimation. After this period, these plants were submitted to oxidative stresse using 0 mM, 10 mM, 20 mM and 30 mM hydrogen peroxide during 8 hours. The histomorphometric analysis allowed us to verify that both root and leaf tissues had a structural changes as it was observed by the increased in cell volume, lignin accumulation in cell walls. Besides, this observation suggested that there was a change in redox balance. Also, it was analyzed the activity of the SOD, CAT and APX enzymes. It was observed an increase in the SOD activity in roots and it was also observed a lipid peroxidation in leaves and roots. Then, in order to identify proteins that were differently expressed in this conditions it was used the proteomic tool either by bidimensional gel or by direct sequencing using the Q-TOF EZI. The results obtained with this approach identified more than 3.000 proteins with the score ranging from 100-5000 ions. Some of the proteins identified were: light Harvesting; oxygenevolving; Thioredoxin; Ftsh-like protein Pftf precusor; Luminal-binding protein; 2 cys peroxiredoxin e Lipoxygenase. All these proteins are involved in oxidative stress response, photsynthetic pathways, and some were classified hypothetical proteins and/or unknown (30% of total). Thus, our data allows us to propose that this treatment induced an oxidative stress and the plant in response changed its physiological process, it made changes in tissue, changed the redox response in order to survival to this new conditio