Superoxide dismutase, catalase and peroxidase activities during the development of arbuscular mycorrhizae in bean roots under low and high phosphate conditions

Durante a colonização de tecidos vegetais por microrganismos patogênicos, espécies ativas de oxigênio são geradas e podem levar à indução da expressão de genes relacionados ao sistema de defesa vegetal. Existem evidências mostrando que compostos como H2O2 funcionam como mensageiros secundários no processo de transmissão de sinais entre os microrganismos e as plantas, e poderiam estar envolvidos também na regulação do desenvolvimento de micorrizas arbusculares. Nesse trabalho foram avaliadas as atividades de superóxido dismutase (SOD), catalases (CAT) e peroxidase (POX) em raízes de feijoeiro inoculadas com Glomus intraradices ou Glomus clarum, sob condições de baixo ou alto nível de fosfato (P) no solo. O ensaio foi conduzido em casa-de-vegetação e as plantas foram colhidas 4, 6, 8, e 10 semanas após a inoculação (SAI). G. clarum apresentou maior infectividade (capacidade de colonização radicular), comparado com G. intraradices. As maiores taxas de colonização radicular foram obtidas 10 SAI. Nessa época de amostragem, a colonização por G. clarum foi de 76% em condições de baixo P e de 28% em condições de alto P, enquanto que por G. intraradices foi de 6% e 3%, respectivamente. Em raízes colonizadas por G. clarum, as atividades de SOD, em condições de baixo P no solo, foram 63% maiores do que em raízes do controle não-inoculado, 10 SAI; enquanto que, em condições de alto P, as atividades de SOO só diferiram significativamente do controle não-inoculado no início do desenvolvimento da simbiose (4 SAI). Induções significativas das atividades de CAT foram observadas em raízes colonizadas por G. clarum, sob condições de baixo P, 4, 6 e 10 SAI, em relação ao controle não-inoculado, já em condições de alto P, induções significativas só foram observadas 4 SAI. Supressão das atividades de CAT, em relação ao controle não inoculado, foi observada em raízes colonizadas por G. clarum, sob alto P, 8 SAI. Através da caracterização isoenzimática em gel de poliacrilamida não-desnaturante, observou-se a presença de uma única isoforma de CAT nos diferentes tratamentos. Em condições de baixo P, as atividades de POX em raízes colonizadas por G. clarum foram 136% maiores e 58% menores do que em raízes do controle não-inoculado, 4 e 10 SAI, respectivamente. Supressão significativa das atividades de POX sob condições de alto P só foram observadas em raízes colonizadas, 10 SAI. As atividades de SOD, CAT e POX em raízes colonizadas pelo fungo menos infectivo, G. intraradices, não diferiram significativamente em nenhuma das épocas de amostragem, em relação aos controles não-inoculados. Os dados obtidos sugerem que durante o desenvolvimento de micorrizas arbusculares, catalases poderiam estar participando da degradação de H2O2, evitando seu acúmulo e a possível ativação de genes de defesa e facilitando, assim, o crescimento fúngico intrarradicular.During colonization of plant tissues by pathogenic microorganisms, the accumulation of reactive oxygen species may lead to the induction of plant defense related genes. It has been shown that H2O2 may be involved in the signal transduction leading to defense gene activation and might as well be involved in the control of arbuscular mycorrhizal growth and development. ln this work, the activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and peroxidase (POX) were evaluated during the development of arbuscular mycorrhizae in bean roots inoculated with Glomus clarum or Glomus intraradices, under low and high P conditions. Plants were harvested at 4, 6, 8 and 10 weeks after inoculation (WAI). G. clarum presented a higher infectivity (root colonization capability) as compared to G. intraradices. The highest colonization rates were observed 10 WAI. At this sampling time, root colonization by G. clarum under low P conditions was 76%, and 28% under high P, whereas colonization by G. intraradices was 6% and 3%, respectively. SOD activities were 63% higher in root colonized by G. clarum than in not-inoculated controls, at 10 WAI, under low P conditions, whereas under high P, significant differences were observed only at 4 WAI. Significant inductions of CAT activities were observed in roots colonized by G. clarum under low P conditions at 4, 6 and 10 WAI, compared to not-inoculated controls. Under high P, significant induction of CAT activities was observed in roots inoculated with G. clarum, at 4 WAI. Significant suppression of CAT activities were observed in roots colonized by G. clarum under high P conditions at 8 WAI, compared to not-inoculated controls. Isoenzymatic characterization of CATs in non-denaturing polyacrilamyde gel electrophoresis showed the presence of one isoform in the different treatments. POX activities in roots colonized by G. clarum were 136% higher and 58% lower than in not-inoculated control roots, at 4 and 10 WAI, respectively. Significant suppression under high P, was observed only at 10 weeks after inoculation with G. clarum. The activities of SOD, CAT and POX in roots colonized by the less infective fungus, G. intraradices, were not significantly different from not-inoculated controls at all harvests. The data suggest that, during arbuscular mycorrhizae development, H2O2 might be degraded by catalases in the roots, avoiding the activation of plant defense related genes involved in the control of intraradical fungal growth