Estresse oxidativo em plantas: tudo o que você precisa saber
O termo estresse pode ser definido como uma reação adversa às condições ambientais desfavoráveis ao pleno crescimento e desenvolvimento das plantas, resultando em perdas de produtividade, pois, de acordo com Souza et al. (2006), mesmo se a condição de estresse for temporária, a vitalidade da planta diminui conforme a duração do estresse. É comum que um vegetal que se encontre sob situação de estresse apresente sintomas fisiológicos, alterando a funcionalidade da planta; e morfológicos, que serão observados visualmente.
Para facilitar o entendimento a respeito dos tipos de estresse, eles são divididos em dois grandes grupos: estresses bióticos, que estão relacionados ao ataque de pragas, doenças e plantas daninhas; e os estresses abióticos, que podem ser térmicos, em função da salinidade, luminosidade, hídrico, entre outros.
Sob condições de frio, existe menos energia metabólica disponível, restringindo a absorção de água e de nutrientes, os processos de biossíntese ocorrem em menor intensidade, a assimilação é reduzida e o crescimento é interrompido (LARCHER, 2000; citado por SOUZA, 2006).
Plantas submetidas à alta salinidade acabam alterando seu processo de metabolismo de lipídios, síntese de proteínas e, principalmente, reduzindo a taxa fotossintética. A redução da fotossíntese ocorre em função do fechamento de estômatos para reduzir a perda de água na forma de transpiração. Se esse fechamento durar por muito tempo, ocorre perda significativa na produtividade da lavoura, pois a síntese e acúmulo de carboidratos na planta reduz significativamente. Além disso, as plantas podem reduzir área foliar e número de folhas, na tentativa de reduzir a perda hídrica.
O estresse hídrico causa efeitos semelhantes aos da salinidade. Processos como transpiração, fotossíntese, respiração e crescimento são muito influenciados pelas mudanças ocorridas no estado hídrico das folhas (HSIAO, 1973; citado por OLIVEIRA et al., 2005). Em condições de baixa disponibilidade de água, o primeiro mecanismo de defesa que a planta utiliza é o fechamento estomático. De acordo com Lopes et al. (2008), a presença de sais interfere ainda no potencial hídrico do solo, reduzindo o gradiente de potencial entre o solo e a superfície da semente, restringindo a captação de água pela semente, e reduzindo as taxas de germinação.
Espécies reativas de oxigênio (EROs)
As espécies reativas de oxigênio (EROs) são formas reduzidas de oxigênio energeticamente mais reativas que o oxigênio molecular, tendo maior facilidade em reagir com substâncias, podendo gerar uma série de reações na planta. As formas mais comuns encontradas de EROs são radicais superóxido (O2–), peróxido de hidrogênio (H2O2) e radical hidroxila (OH–). Como cita Oliveira (2015), as EROs são produzidas em condições normais e em condições de estresse em vários locais, como cloroplastos, mitocôndrias, membranas plasmáticas, paredes celulares, entre outros.
Por serem compostos que reagem facilmente com outras moléculas, podem levar a oxidação de componentes celulares importantes como membranas celulares, lipídeos e até mesmo do material genético da célula (OLIVEIRA, 2015). Ainda de acordo com este autor, a oxidação leva a desestabilidade das membranas, mutações prejudiciais e paralisação de processos metabólicos essenciais à sobrevivência por toxicidade, podendo levar a morte celular. Desta forma, a planta reduz a produção de carboidratos e outros compostos, o que leva à redução de produtividade.
Embora sejam causadoras de danos nos tecidos vegetais, essas substâncias também servem como sinalizadoras metabólicas de condições adversas bióticas e abióticas, pois estão envolvidas no processo de fechamento e abertura de estômatos, gravitropismo radicular, fortalecimento de parede celular, fotossíntese e no controle do ciclo celular, como cita Oliveira (2015). Pode-se dizer que as EROs servem como canal de comunicação dentro da planta, indicando que é preciso desenvolver alguma ação de combate ao estresse.
Como a planta reage?
É importante entender o balanço entre produção de EROs e quantidade de substâncias antioxidantes em uma planta, para determinar a partir de qual ponto essas espécies reativas de oxigênio se tornarão um problema. Quando ocorre alta concentração de EROs, a planta desenvolve mecanismos de defesa, para evitar ao máximo a citotoxidez causada por essas substâncias. Para isso, o vegetal pode optar por dois caminhos: o sistema antioxidante enzimático e o não enzimático.
As enzimas podem ser definidas como cadeias de aminoácidos (proteínas) que são especializadas em alguma função dentro da célula. Neste caso, as enzimas antioxidantes principais produzidas pelas plantas são, de acordo com Soares e Machado (2007), a superóxido dismutase (SOD), ascorbato peroxidase (APX), glutationa redutase (GSH), peroxiredoxina (Prx), catalase (CAT) e polifenol oxidase (PPO).
Quando o nível de estresse é suportável, a planta consegue reagir bem à produção de EROs, pois consegue contrabalancear os efeitos negativos através da presença dessas enzimas. Como mencionado, as enzimas são arranjos de aminoácidos, onde cada um destes exerce funções específicas. Alguns aminoácidos atuam diretamente em rotas do sistema antioxidante e aumentam a capacidade de controle das EROs (TEIXEIRA et al, 2017), reduzindo os efeitos negativos causados por essas substâncias.
Analisando plantas de arroz submetidas ao estresse hídrico, Nascimento et al. (2013), constatou um incremento nas quantidades do aminoácido prolina. Este aminoácido está associado à defesa da planta, e é um dos responsáveis pela regulação osmótica, atuando no fechamento estomático em momentos de restrição hídrica. Além da prolina, outros aminoácidos também apresentam resposta efetiva na tolerância e recuperação de estresses.
O glutamato é um aminoácido que possui uma importante atividade antioxidante, por ser precursor de prolina (responsável pela defesa contra o estresse). Atua também, juntamente com a cisteína, na produção de glutationa, composto que se liga a alguns radicais livres, minimizando seu efeito negativo sobre as plantas. Outro importante aminoácido é a glicina, pois, de acordo com Ashraf e Foolad (2007), plantas em condição de estresse tendem a aumentar a concentração deste aminoácido em seus tecidos, auxiliando na manutenção da integridade de membranas celulares.
Portanto, é possível concluir que por certo período, as plantas conseguem se recuperar sozinhas dos estresses, mas quando há prolongamento, é necessária uma ação rápida para evitar danos na lavoura e consequentes perdas na produtividade.
O que pode ser eficiente na tolerância ao estresse?
Por ser uma fonte natural de aminoácidos de rápida absorção, o fertilizante organomineral ILSAMIN Ágile, de origem totalmente natural à base de proteínas hidrolisadas enzimaticamente (Gelamin®), é uma formulação exclusiva ILSA Brasil. Deixa seus nutrientes disponíveis para as plantas e equilibra a nutrição nas fases mais críticas, auxiliando ativamente em condições de estresse, sendo eles bióticos ou abióticos.
Como benefícios da utilização deste fertilizante temos o estímulo aos processos metabólicos e fotossíntese, promoção do crescimento e desenvolvimento equilibrado das plantas, favorecimento da resistência e tolerância aos estresses bióticos e abióticos, rápida recuperação de estresses, incremento da produtividade, além de apresentar baixo impacto ambiental, por ser oriundo de uma matriz orgânica.
Fontes
ASHRAF, M.; FOOLAD, MR. Roles of glycine betaine and proline in improving plant abiotic stress resistance. Environmental and Experimental Botany, Elmsford, v.59, p. 206-2016, 2007.
HSIAO, T.C. Plant response to water stress. Annual Review of Plant Physiology, Palo Alto, v.4, p.519-70, 1973.
LARCHER W. 2000. Ecofisiologia vegetal. São Carlos: RiMa. 531p.
LOPES, J. C.; MACEDO, C. M. P. Germinação de sementes de couve chinesa sob influência do teor de água, substrato e estresse salino. Revista Brasileira de Sementes, v. 30, n. 3, p. 079-085, 2008.
NASCIMENTO, F.C.; RANGEL, R.P.; ARRUDA, L.; SOUZA, S.R.; SANTOS, L.A. Determinação do aminoácido prolina em plantas de arroz em condições de déficit hídrico. Anais do XXXVI Congresso Brasileiro de Ciência do Solo, Florianópolis, p.1-4. 2013.
OLIVEIRA, A.D. de; FERNANDES, E.J.; RODRIGUES, T.J.D. Condutância estomática como indicador de estresse hídrico em feijão. Eng. Agríc. [online]. 2005, vol.25, n.1
OLIVEIRA, L.E.M. Temas em fisiologia vegetal – Espécies reativas de oxigênio. UFLA, 2015. Disponível em: http://www.ledson.ufla.br/respiracao_plantas/cadeia-transportadora-de-eletrons/especies-reativas-de-oxigenio
SOARES, A.M.S.; MACHADO, O.L.T. Defesa de plantas: Sinalização química e espécies reativas de oxigênio. Revista Trópica – Ciências Agrárias e Biológicas, V.1, n. 1, p. 9-19, 2007.
SOUZA, J.R.P. et al. Ação do estresse térmico na sobrevivência de mudas e produção de camomila originadas de sementes importadas e nacionais. Hortic. Bras., Brasília, v. 24, n. 2, p. 233-236, 2006.
TEIXEIRA, W. F. Uso de aminoácidos como sinalizadores de respostas fisiológicas na cultura de soja. ESALq. Tese (Doutorado em Fitotecnia) 2017.
Autores:
- Agr. Msc. Aline Tramontini dos Santos
- Agr. Ana Elisa Velho
- Agr. Msc. Thiago Stella de Freitas