Metabolismo de nitrogenio em plantas de soja [Glycine max (L.) Merr. cv IAC-17] submetidas a deficiencia de O2 no sistema radicular

A soja [Glycine max (L.) Merr.] é um dos modelos mais usados para se estudar a deficiência de 'O IND.2' no sistema radicular de plantas. Apesar disso, a literatura é carente de informações a respeito do encharcamento radicular na soja e seus efeitos sobre os teores de metabólitos, especialmente os nitrogenados, nas raízes e suas formas de transporte pelo xilema e floema. Portanto, este trabalho teve os seguintes objetivos: 1. determinar os efeitos da hipoxia no sistema radicular da soja sobre os teores de metabólitos nas raízes, nos exsudatos do xilema e floema e sobre a atividade das enzimas alanina aminotransferase e aspartato aminotransferase nas raízes; 2. determinar o tempo necessário para a recuperação dos teores dos metabólitos nas raízes e no exsudato do xilema e da atividade da enzima alanina aminotransferase em raízes de soja, após o retorno à normoxia; 3. Purificar e caracterizar a enzima alanina aminotransferase em raízes de soja sob hipoxia. Plantas de soja cv IAC-17 não noduladas foram cultivadas em solução nutritiva sob normoxia (borbulhamento contínuo de ar comprimido) e, ao atingir o estádio V5, foram submetidas aos seguintes experimentos: 1. Entradaem hipoxia: suspensão do borbulhamento de ar comprimido, combinado com a aplicação de uma camada de óleo mineral sobre a solução por até 120 h; 2. Hipoxia seguida pelo retorno à normoxia: suspensão do borbulhamento de ar comprimido, combinado com o borbulhamento de 'N IND.2' gasoso na solução por 120 h, com posterior retorno à normoxia por até 96 h. Em ambos os experimentos, sob normoxia, os teores de 'O IND.2' na solução nutritiva situaram-se em torno de 87% de saturação (6,5 mg/ml). Ao se iniciar a hipoxia no experimento 1, houve uma diminuição gradativa nos teores de ?O IND.2?,que se estabilizaram em torno de 6% de saturação (0,4 mg/ml), depois de 8 h, enquanto no experimento 2, houve uma diminuição abrupta nos teores de 'O IND.2' na solução nutritiva, após 6 h de hipoxia, para valores em torno de 5% (0,3 mg/ml) e, após 24 h, para 4% (0,2 mg/ml). Nas raízes de soja, observaram-se aumentos nos teores de amido e WSP nas primeiras 24 h de hipoxia, nos teores de aminoácidos até 48 h, e nos teores de açúcares solúveis totais, sacarose e proteína, a partir de 48 h até 96 h de hipoxia. Houve diminuição nos teores de 'N0 IND.3' ao longo de 96 h de hipoxia. No exsudato do xilema, houve aumento nos teores de aminoácidos, também, até 48 h de hipoxia, mas uma diminuição abrupta nos teores de 'N0 IND.3' nas primeiras 24 h. No exsudato do floema, houve uma redução pela metade nos teores de aminoácidos, açucares solúveis totais e sacarose, após 96 h de hipoxia, comparando-se ao controle normóxico. No retorno à normoxia, o restabelecimento dos teores de metabólitos encontrados nas raízes e no exsudato do xilema, no período anterior à hipoxia, ocorreu dentro de 48 h, com exceção de 'NO IND.3' e proteína, cujos teores foram restabelecidos aos níveis do controle, após 72 h. Houve aumentos nos teores de Ala e lactato em raízes de soja nas primeiras 48 h de hipoxia, e de piruvato e etanol, até 120 h de hipoxia. Sob hipoxia radicular, o destino principal do piruvato foi.sua conversão a Ala, que se acumulou na proporção de 5:1 e 6:1, em relação a lactato e etanol, respectivamente. No retorno à normoxia, as raízes de soja recuperaram os teores pré-hipóxicos dos metabólitos da anaerobiose em 48 hThe soybean (Glycine max (L.) Merr.) is among the most frequently used models to study 'O IND.2' deficiency in the root system of plants. However, few studies have focussed on waterlogging of the root system and its effects on the metabolic content of the roots, especially nitrogenous compounds, and their means of transportation through the xylem and phloem. The objectives of this study were: 1) assess the effects of hypoxia of the soybean root system on the content of important metabolites of roots, xylem and phloem sap, together with the activity of the enzymes alanine aminotransferase and aspartate aminotransferase in the roots; 2) determine the time required for the re-establishment of the levels of such metabolites in the roots and in the xylem exsudate as well as alanine aminotransferase activity in the reots, after the return to normoxia; 3) partially purify and characterise the alanine aminotransferase enzyme in soybean roots under hypoxia. Non-nodulated cv IAC -17 soybean plants were cultivated in nutritive solution under normoxia (continuous aeration by compressed air) and, after reaching the V5 stage, they were used in the following basic experimental systems: a) Hypoxia: interruption of aeration together with the application of a layer of mineral oil over the solution, for up to 120 h; b) Hypoxia followed by the return to normoxia: solution aerated with 'N IND.2' gas for 120 h followed by the restoration of aeration by compressed air for 96 h. Under normoxia, the 'O IND.2' content in the nutritive solution was around 87% saturation (6,5 mg/ml) for both experimental systems. Under conditions of the first experimental system, the 'O IND.2' content fell gradually and after 8 h of hypoxia stabilised at 6% saturation (0,4 mg/ml). This decrease was more abrupt in the second experimental system, where the 'O IND.2' content dropped to around 5% (0,3 mg/ml) after 6 h and 4 % (0,2 mg/ml) after 24 h of hypoxia. During hypoxia, the starch and water soluble polissacharids contents of the roots showed an increase after 24 h, amino acids after 48 h and total soluble sugar, sucrose and protein from 48 to 96 hours. The 'N0 IND.3' content decreased after 96 h of hypoxia. In the xylem exsudate, amino acid levels increased during 48 h of hypoxia, while 'N0 IND.3' decreased abruptly within the first 24 h. Phloem exsudates presented a 50% decrease of amino acids, total soluble sugar and sucrose after 96 h of hypoxia, compared to normoxia values. After normoxia was re-established, the metabolite content of the roots and xylem exsudates were normal after 48 h, except for 'N0 IND.3'and protein, which reached control levels after 72 hours. The content of Ala and lactate in the soybean roots increased within 48 h of hypoxia while pyr and ethanol increased up to 120 h. It appears that under hypoxia, the principal metabolic fate of pyr was its conversion to Ala, which accumulated in the proportion of 5:1 and 6:1 in relation to lactate and ethanol, respectively. After returning to normoxia, the roots recovered the levels of these metabolites to those observed before the hypoxia within 48 hours. Under normoxia, Asn was the predominant amino acid in the roots and xylem exsudate. However, during root hypoxia, Asn decreased sharply while the content of Ala and Gaba rose dramatically.When normoxia was re-established, these amino acids reached their original levels within 48