Interação carbono:nitrogênio na resposta metabólica ao alagamento do sistema radicular da soja

• Processo: 13/03720-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2013
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2015
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Botânica - Fisiologia Vegetal
• Pesquisador responsável: Ladaslav Sodek
• Beneficiário: Ladaslav Sodek
• Instituição Sede: Instituto de Biologia (IB). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Bioquímica vegetal Metabolismo vegetal Nitrogênio Hipóxia Aminoácidos Ácidos orgânicos Soja
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: ácidos orgânicos | aminoácidos | hipóxia | metabolismo | Soja | transporte no xilema | Bioquímica - metabolismo do nitrogênio

Resumo

O alagamento do solo é um fenômeno bastante comum na natureza, principalmente em solos compactados ou com deficiência de drenagem natural. O alagamento provoca a deficiência de O2, um estresse conhecido como hipóxia, prejudicando a respiração da raiz. A deficiência de O2 está associada a uma série de modificações no metabolismo e no crescimento vegetal, afetando a produtividade de espécies importantes economicamente. A principal modificação no metabolismo é a fermentação quando o produto da glicólise, o piruvato, é transformado em lactato e etanol. Além desses produtos da fermentação, o aminoácido alanina também se destaca como produto do metabolismo de piruvato sob hipoxia. A formação da alanina nessas condições envolve o aspartato e glutamato como doadores de N mediante reações de transaminação. Sobram neste processo os ácidos orgânicos oxaloacetato e alfa-cetoglutarato, produzidos respectivamente do aspartato e glutamato em reações de transaminação. A produção desses ácidos orgânicos pode explicar como a formação de alanina leva a regeneração de NAD+, da mesma forma que a produção do lactato e etanol. O objetivo do presente estudo é justamente buscar compreender o papel dos ácidos orgânicos na resposta metabólica da planta ao estresse de hipóxia. Este papel pode envolver não apenas a regeneração do NAD+ mas o transporte de ácidos orgânicos para a parte aérea e assim funcionar como mecanismo de levar o excesso de elétrons produzidos via fermentação na raiz para oxidação na folha. Comprovar a existência desse processo indicaria um papel para os ácidos orgânicos na tolerância da planta ao estresse de hipoxia. Para alcançar os objetivos, pretende-se realizar uma análise das modificações no metabolismo primário de raízes de soja induzidas pela hipóxia e verificar o efeito dos tratamentos com NO3- e NH4+ nessa resposta, pois estas fontes de N exercem forte influência na síntese de alanina sob hipóxia. Serão acompanhados os níveis de ácidos orgânicos e aminoácidos livres (principalmente) nas diversas partes da planta: raiz, folha, seiva do xilema e floema. Espera-se desta forma determinar quais ácidos orgânicos acumulam nas condições de hipoxia e verificar seu transporte via xilema para a parte aérea da planta. Os dados da folha e do floema devem evidenciar o grau de metabolismo dos compostos após seu transporte até a folha e permitir determinar quais são reciclados de volta à raiz. Os resultados deste estudo devem contribuir para um melhor entendimento da resposta metabólica e da adaptação da soja à deficiência de O2, o que se torna importante diante das atuais mudanças climáticas e do aumento das situações de alagamento no planeta. (AU)