Uma abordagem neurofisiológica da acetilcolina em plantas de milho hidratadas e sob condições de estresse hídrico

• Main Author: Gabriel Silva Daneluzzi
• Other Authors: Ricardo Ferraz de Oliveira
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2012
• Subjects: Balanço hídrico; Cromatografia gasosa; Estômatos; Milho; Neurofisiologia vegetal; Neurotransmissores; corn; gas cromatography; neurotransmitters; plant neurophysiology; stomata; Water balance
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11144/tde-31052012-090722/

A ocorrência de potenciais de ação e neurotransmissores, componentes principais do sistema nervoso animal, em plantas, bactérias e fungos mostra a universalidade dos princípios de sinalização e transmissão de informações na forma de sinais químicos e elétricos em todos os organismos. Esses tópicos de estudo, juntamente com inteligência em plantas e transporte vesicular de auxina, constituem as linhas de pesquisa principais da recém-criada Neurobiologia Vegetal. Entre os neurotransmissores encontrados em plantas, a acetilcolina atua, entre outras situações, no crescimento e desenvolvimento controlado pelo fitocromo e na permeabilidade iônica de membranas. Nesse contexto, foi sugerido que a acetilcolina pode desempenhar um papel importante na regulação do movimento estomático, tendo efeito estimulatório na abertura dos estômatos além de poder atuar na sinalização entre raiz e parte aérea. Dessa forma, foi proposto identificar a presença deste neurotransmissor em plantas de milho hidratadas e submetidas a estresse hídrico, com o objetivo de correlacionar a presença de acetilcolina com as respostas estomáticas de tais plantas. Além disso, foi objetivo do trabalho avaliar parâmetros fisiológicos como potencial hídrico, condutância estomática, transpiração e fotossíntese líquida e suas possíveis relações com a acetilcolina em três folhas das plantas hidratadas e estressadas. Para tanto, foi montado um experimento em blocos casualizados em esquema fatorial (2x3). Os fatores foram: água, nos níveis de hidratação e estresse, e idade das folhas nos níveis folha 4 (mais velha), folha 5 (idade intermediária) e folha 7 (mais jovem). As plantas foram divididas em 20 blocos, contendo uma planta hidratada e uma sob estresse cada e as análises fisiológicas feitas nas três folhas. As plantas foram colocadas em câmara de crescimento tipo BOD com controle de iluminação e temperatura. Após análises fisiológicas, as folhas foram utilizadas para extração e determinação de acetilcolina. Os extratos purificados e secos foram submetidos à pirólise e cromatografia gasosa e as substâncias identificadas por espectrometria de massas. Não foi detectada acetilcolina nas plantas, apesar de estudos anteriores demonstrarem sua ocorrência em folhas e sementes de milho. Hipóteses foram levantadas para explicar tal fato. Quanto as variáveis fisiológicas, o déficit hídrico reduziu em aproximadamente 59% a transpiração, em 65% a condutância estomática e em 59% a fotossíntese das plantas. Condutância estomática e transpiração, condutância e fotossíntese, e transpiração e fotossíntese apresentaram intensa correlação. Já o potencial hídrico teve baixa correlação com essas variáveis. Quanto ao fator idade, folhas 7 apresentaram maiores valores de fotossíntese, condutância e transpiração que as folhas 4 e 5. === The occurrence of action potential and neurotransmitters, the major components of animal nervous system, in plants, bacteria and fungi, shows the universality of signaling principles and information transmission in the way of chemical and electrical signals in all organisms. These study topics, along with plant intelligence and vesicular-based auxin transport, constitute the major research lines of the newly created Plant Neurobiology. Among the neurotransmitters found in plants, the acetylcholine plays a role in phytochromecontrolled growth and development and in membrane ion permeability. In this context, it was suggested that acetylcholine can play an important role in the regulation of stomatal movements, having stimulatory effect in the stomatal opening. In addition it can play a role in root-to-shoot signaling process. Therefore, it was proposed to identify the presence of this neurotransmitter in maize plants hydrated and under water stress, with the aim of correlating the presence of acetylcholine with the stomatal responses of such plants. Moreover, another aim of the study was to evaluate physiological parameters like water potential, stomatal conductance, transpiration rate and net photosynthetic rate and their possible relationship with the acetylcholine in three leaves of hydrated and stressed plants. Therefore, an experiment was set up in randomized block design in 2x3 factorial. The factors were: water, in the levels of hydration and stress, and leaves age in the levels leaf 4 (older), leaf 5 (intermediary age) and leaf 7 (younger). The plants were divided in 20 blocks, and each one has had one hydrated plant and one stressed plant and the physiological analysis was made in three leaves. The plants were placed in B.O.D. growth chamber under controlled conditions of light and temperature. After the physiological analysis, the leaves were used to extraction and determination of acetylcholine. The dried and purified extracts were subjected to pyrolysis and gas chromatography and the substances identified by mass spectrometry. The acetylcholine was not detected in plants, although earlier studies have had demonstrated its occurrence in maize leaves and seeds. Hypotheses were elaborated to explain such fact. Regarding the physiological variables, water stress reduced the plants transpiration rate in 59%, stomatal conductance in 65% and net photosynthesis in 59%. Stomatal conductance, transpiration and photosynthesis were strongly related. On the other hand, the water potential showed weak correlation with that variable. As for the age factor, leaves 7 had higher photosynthetic rates, conductance and transpiration than the leaves 4 and 5.