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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MONTES CLAROS

DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA GERAL

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

MAÍRA BATISTA DE OLIVEIRA

AVALIAÇÃO DO PERFIL METABÓLICO FOLIAR DE Gomphrena agrestris Mart.

(AMARANTHACEAE) CRESCENDO EM ÁREA DE CAMPO RUPESTRE DURANTE A

TRANSIÇÃO DAS ESTAÇÕES SECA E CHUVOSA

Montes Claros, Minas Gerais

2015

MAÍRA BATISTA DE OLIVEIRA




Orientador: Geraldo Aclécio de Melo

Montes Claros, Minas Gerais.

2015

Dissertação entregue ao Programa de

Pós-Graduação Stricto Sensu em

Ciências Biológicas da Universidade

Estadual de Montes Claros como

requisito necessário para a conclusão do

curso de Mestrado em Ciências

Biológicas.

Dedico este trabalho aos meus pais pelo apoio em todos os momentos difíceis.

AGRADECIMENTOS

Infinitamente a Deus.

A minha família por sempre apoiarem meus estudos e ser minha força nos momentos mais

difíceis.

Aos meus amigos e colegas que fizeram parte dessa jornada, obrigada por me ajudarem

sempre que precisava, mesmo não convivendo todo dia, suas palavras ou o simples ato de me

ouvir, me ajudaram muito.

Ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas – PPGCB pela oportunidade de

realizar este trabalho, aumentando meus conhecimentos e experiências.

Aos meus professores do Programa de Pós-graduação em Ciências Biológicas da

UNIMONTES pelo apoio na análise estatística dos meus dados.

Ao professor Dr. Flaviano Oliveira Silvério e equipe pelo apoio na análise cromatográfica dos

meus extratos.

A Dra. Maria Salete Marchioretto pela identificação da planta utilizada em meu trabalho.

As professoras Dra. Maria Olívia Mercadante Simões e Dra. Lourdes Silva Figueiredo por

terem aceitado o convite para participar da banca de defesa.

Ao meu orientador Professor Dr. Geraldo Aclécio de Melo, obrigado pelas experiências

compartilhadas, pela paciência e por ter acreditado na minha capacidade de realizar este

trabalho.

SUMÁRIO

RESUMO .................................................................................................................................. 6

ABSTRACT .............................................................................................................................. 7

INTRODUÇÃO ........................................................................................................................ 8

MATERIAL E MÉTODOS ..................................................................................................... 8

Área de estudo ...................................................................................................................... 10

Caracterização do clima e coleta do material vegetal ........................................................... 11

Fenologia da planta ............................................................................................................... 12

Determinação do teor de Umidade do solo .......................................................................... 12

Determinação do conteúdo relativo de água e do teor de umidade nas folhas ..................... 13

Preparação dos extratos ........................................................................................................ 13

Determinação do conteúdo de compostos fenólicos totais ................................................... 13

Determinação da atividade antioxidante dos extratos .......................................................... 14

Determinação do conteúdo de açúcares solúveis totais ........................................................ 14

Determinação do Conteúdo de glicose ................................................................................. 14

Análise do perfil metabólico ................................................................................................. 15

Análise estatística ................................................................................................................. 15

RESULTADOS ....................................................................................................................... 16

DISCUSSÃO ........................................................................................................................... 29

CONCLUSÕES ...................................................................................................................... 33

REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 34

ANEXO ................................................................................................................................... 40

6

OLIVEIRA, Maíra Batista de. Universidade Estadual de Montes Claros, Agosto de 2015,

Avaliação do perfil metabólico foliar de Gomphrena agrestris mart. (amaranthaceae)

crescendo em área de campo rupestre durante a transição das estações seca e chuvosa.

Orientador: Dr. Geraldo Aclécio Melo.

RESUMO

Campos rupestres são ambientes sujeitos a variações sazonais na disponibilidade hídrica com

estações de seca e de chuvas bem definidas. As estratégias que garantem a sobrevivência de

muitos vegetais nestes ambientes podem abranger mudanças de caráter fisiológico e

bioquímico. Neste estudo foram analisadas mudanças no perfil metabólico de folhas de

Gomphrena agrestis, crescendo em condições de campo a fim de associa-las à disponibilidade

hídrica do ambiente e a momentos fenológicos. Em diferentes momentos, durante a transição

das estações de seca e de chuvas foram coletadas amostras de solo para determinação do teor

de umidade e amostras de folhas para determinação da biomassa, do conteúdo relativo de

água, do teor de umidade, do conteúdo de compostos fenólicos totais, da atividade

antioxidante, dos conteúdos de acúcares solúveis totais e de glicose e para análise do perfil de

metabólitos. Foi observado que a planta inicia e finaliza seu ciclo reprodutivo durante a

estação chuvosa e entra em dormência durante a estação de seca. Alterações nos conteúdos de

açúcares solúveis totais e de glicose condizem com a estratégia de osmorregulação. Do

mesmo modo, o conteúdo de compostos fenólicos totais foi maior em momentos de menor

umidade do solo, podendo estar associados tanto a osmorregulação quanto a defesa contra

danos oxidativos que podem surgir em condições de menor disponibilidade hídrica. Na

análise do perfil de matabólitos foi possível observar alterações mais expressivas nos níveis

de ácido málico, ácido octadecanóico, D-glicose, glicopiranose, ácido cinâmico, ácido

vanílico, ácido L-treônico, ácido piroglutâmico e glutamina. Estas alterações podem ser

associados a processos de crescimento da planta e estratégias para lidar com as condições

hídricas do ambiente. Essas alterações podem ser associadas a processos ligados ao

crescimento da planta e a estratégias para lidar com a condição hídrica do ambiente. As

variações observadas demonstram que a planta possui estratégias para suportar períodos de

estresse hídrico, com destaque para a manutenção do alto conteúdo relativo de água foliar

durante o período seco, o que pode ser resultado da estratégia de osmorregulação.

Palavras-chave: sazonalidade hídrica, osmorregulação, fenologia.

7

OLIVEIRA, Maíra Batista de. Universidade Estadual de Montes Claros, August de 2015, The

leaf metabolic profiles in Gomphrena agrestris Mart. (Amaranthaceae) growing in rocky field

area during the transition from dry to wet season. Advisor: Dr. Geraldo Aclécio Melo.

ABSTRACT

Rocky fields are environments subjected to seasonal variations in water availability with well-

defined dry and rain seasons. The strategies that guarantee the survival of many plants in

these environments may include physiological and biochemical changes. In this study were

analyzed changes in the metabolic profile in leaves of Gomphrena agrestis, growing under

field conditions in order to associate them to the water availability of the environment and the

phenological stages. At different times during the transition from the dry to rain season soil

samples were collected for determination of moisture content and leaf samples to determine

the biomass, relative water content, moisture content, content of total phenolic compounds,

antioxidant activity, total soluble sugars content and glucose and to analyse the metabolite

profile. It was observed that the plant starts and ends her reproductive cycle during the rainy

season and goes into dormancy during the dry season. Changes in total soluble sugar content

and glucose were consistent with osmoregulation strategy. Similarly, the content of phenolic

compounds was higher at times of lower soil moisture and may be associated with both the

osmoregulation and the defense against oxidative damage that can arise in conditions of lower

water availability. In metabolic profile analysis was possible to observe more significant

changes in the levels of malic acid, octadecanoic acid, D-glucose, glucopyranose, cinnamic

acid, vanillic acid, L-threonic acid, pyroglutamic acid and glutamine. These changes may be

associated with growth processes of the plant and strategies for dealing with water condition

of the environment. The observed variations demonstrate that the plant has strategies to

support periods of water stress, especially the maintenance of the high content of leaf relative

water during the dry season, which may result from osmoregulation strategy.

Keywords: water seasonality, osmoregulation, phenology

8




Maíra Batista de Oliveira1*, Lucinélia Vieira Silva

1, Emerson Alves da Silva

2, Danilo Centeno da

Cruz3, Geraldo Aclécio Melo

1

1. Universidade Estadual de Montes Claros, Av. Dr. Ruy Braga, S/N, Vila Muricéia, Cep. 39400-290; 2.

Instituto de Botânica de São Paulo; 3. Universidade Federal do ABC.

* Corresponding author, e-mail: [email protected]

INTRODUÇÃO

Os campos rupestres são formações campestres do Cerrado e caracterizam-se por

vegetação herbáceo-arbustiva associada a solos litólicos predominantemente quartzíticos

(Ribeiro & Walter 1998). Essas formações ocorrem em altitudes superiores a 900 metros,

ocupando as regiões mais altas da Serra do Espinhaço, desde o norte da Chapada Diamantina

na Bahia até a Serra de Ouro Branco em Minas Gerais (Rapini et al. 2008). Segundo Benites

et al. (2003) os solos destes ambientes são pobres em nutrientes, possuem textura arenosa,

elevados teores de alumínio trocável e cor escura nos horizontes superficiais em virtude do

acúmulo de matéria orgânica. Em função da peculiaridade climática de onde ocorrem em

associação a características do solo, esses ambientes estão sujeitos a variações sazonais na

disponibilidade hídrica e frequentemente ocorrem períodos de déficit hídrico combinados a

oscilações diárias de temperatura, ventos e alta irradiância solar (Rapini et al 2008).

A disponibilidade hídrica é considerada como principal fator limitante da

produtividade e da distribuição das espécies pelo planeta. Adaptações associadas à baixa

disponibilidade de água e/ou ao déficit hídrico sazonal envolvem características fenológicas

relacionadas ao desenvolvimento da planta (Morellato et al. 2000; Mantovani et al. 2003),

consideradas como escape da condição estressante, podendo ser observada a dormência

durante o período seco, após abscisão foliar e morte de ramos (Mantovani & Martins, 1988), a

produção de folhas, flores e frutos, concentrada na estação chuvosa (Rizzo et al. 1971;

Batalha et al. 1997; Mantovani & Martins 1988) e a presença de órgãos subterrâneos espessos

que acumulam fotoassimilados em períodos de maior disponibilidade hídrica (Mantovani e

Martins 1988) e após a estação seca dão origem a novos órgãos aéreos permitindo a retomada

do crescimento da planta (Rachid 1947). Também são observadas características

mailto:[email protected]

9

morfológicas, como a presença de camada cuticular, pilosidades, localização e números de

estômatos na superfície foliar e, modificações na fisiologia e no metabolismo da planta

(Petridis et al. 2012). Modificações estas que permitem a planta tolerar a condição estressante,

seja por evitar ou reduzir a desidratação (mecanismo de tolerância a potenciais hídricos mais

elevados) ou para resistir à desidratação (mecanismo de tolerância a baixos potenciais

hídricos) (Turner 1986, 1997). Desta maneira, é esperado que as plantas de um determinado

ambiente apresentem características que permitem seu sucesso reprodutivo e, portanto sua

adaptação a este ambiente.

Níveis críticos de umidade do solo podem restringir a absorção de água e a

hidratação dos tecidos vegetais, gerando alterações morfológicas e fisiológicas a fim de

tolerar períodos secos (Taiz & Zeiger 2013). Dentre as adaptações fisiológicas e bioquímicas,

o acúmulo de substâncias como proteínas, carboidratos solúveis, aminoácidos e outros ácidos

orgânicos tem sido amplamente estudado devido a crescente atenção sobre os impactos de

secas cada vez mais intensas (Choat et al. 2012, Mckierman et al. 2014).

Estudos envolvendo a avaliação do perfil de metabólitos de plantas sob condições

de déficit, indicam que modificações no metabolismo podem ser relacionadas à demandas no

crescimento da planta e à ação osmorreguladora (Griesser et al. 2015, Mckiernan et al. 2014,

Bowne et al. 2012, Witt et al. 2012). Witt et al. (2012) avaliaram o perfil de metabólitos em

diferentes órgãos e observaram que mudanças metabólicas induzidas pelo estresse hídrico

ocorriam mais marcadamente em folhas. Griesser at al. (2015), em estudo com videira,

também observaram que o conteúdo de diferentes grupos de metabólitos de folhas é

significativamente influenciado pelo estresse hídrico. Outros trabalhos relatam que o tipo e a

intensidade do estresse influenciam o metabolismo de plantas, causando impactos nos

conteúdos de metabólitos primários e secundários (Deluc et al. 2009, Grimplet et al. 2009,

Lawo et al. 2011, Schoedl et al. 2013). Sanchez et al. (2011) investigaram as respostas

metabólicas em diferentes níveis de estresse hídrico em Lotus japonicus, tendo observado

correlações significativas entre o nível de estresse e a magnitude das mudanças nos perfis de

metabólitos.

Alterações no conteúdo de metabólitos primários, como carboidratos, no interior

da célula tem sido observado sob condições de stress hídrico e, conforme autores, estão

associadas à osmoproteção, além de serem precussores de uma série de outros compostos que

atuam na tolerância hídrica (Grimplet et al. 2009; Taji et al. 2002). Em conjunto a essas

10

alterações, pode haver aumento significante de substâncias do metabolismo secundário como

os compostos aromáticos e aminoácidos que participam da proteção contra a formação

excessiva de espécies reativas de oxigênio (EROs) (Griesser et al. 2015). Muitos trabalhos

relatam a eficácia dessas substâncias no sistema antioxidante da planta e consideram que o

incremento na síntese destes compostos contra a geração de EROs implica no desvio do

carbono fixado na fotossíntese, que seria utilizado na síntese de metabólitos primários tais

como celulose, lipídeos e proteínas associados ao metabolismo de crescimento, para a síntese

de metabólitos secundários associados ao déficit hídrico (Kirakosyan et al. 2004). Todas estas

alterações implicam que a condição hídrica exercem forte influência no metabolismo geral da

planta

Gromphena agrestis Mart. é uma herbácea nativa de campos rupestres (Siqueira

1991), portanto, adaptada às condições desse ambiente. Neste contexto, com objetivo de

explorar e entender mecanismos adaptativos das plantas ao déficit hídrico, avaliou-se em

plantas de Gomphrena agrestis crescendo em condições naturais em área de campo rupestre,

se háalterações sazonais no perfil de metabólitos foliares e se estas alterações podem ser

associadas a mudanças nas condições hídricas do ambiente que ocorrem durante a transição

das estações seca e chuvosa.

MATERIAL E MÉTODOS

Área de estudo

O estudo foi conduzido na Área de Preservação Ambiental (APA) “Conjunto

Paisagístico da Serra Resplandecente” no município de Itacambira, norte de Minas Gerais

(16°59’47“S, 43°20’01”W). Nessa área, que faz parte da Serra do Espinhaço predominam

formações do tipo Campo Rupestre.

Material vegetal

Para estudo, foi escolhida a espécie Gomphrena agrestis (Figura 1) em função da

sua abundância no local de estudo. Espécimes da planta foram coletados na área de estudo,

herborizados e depositados sob número 114593 no Herbarium Anchieta/PACA, localizado no

Instituto Anchietano de Pesquisa/UNISINOS, São Leopoldo, RS.

11

Figura 1: Imagem de espécie Gomphrena agrestis Mart. (Amareantaceae). Arquivo pessoal, 2014.

Caracterização do clima e coleta do material vegetal

Para caracterizar o clima da região no período de estudo os dados de precipitação

foram obtidos junto ao site do INMET- Instituto Nacional de Meteorologia- correspondente à

estação meteorológica da cidade de Montes Claros – Minas Gerais, estação mais próxima à

área de estudo.

As coletas do vegetal foram realizadas em duas etapas de maneira a compreender

os períodos de transição entre as estações seca e chuvosa da região. A primeira etapa de

coletas foi realizada nos meses de setembro a novembro, que compreende o fim da estação

seca e início da estação chuvosa e a segunda foi realizada nos meses de fevereiro, mês com

pouca ou nenhuma precipitação inserido no período chuvoso, a julho que já corresponde à

estação seca.

12

Foram realizadas dezesseis coletas quinzenais e em cada expedição seis plantas de

tamanho similar foram selecionadas, coletadas, acondicionadas em sacos plásticos e

acondicionadas em recipientes resfriados com placas de gelo. As folhas e os sistemas

subterrâneos (fracionados) foram congelados em nitrogênio líquido e armazenadas em freezer

para análises.

Fenologia da planta

Foram identificados os momentos fenológicos do vegetal tais como dormência,

brotação, floração e frutificação durante o período de coletas. Assim, a dormência caracteriza-

se pela presença de ramos florais e folhas mais velhas do ramo em senescência, a brotação

caracteriza-se pela emissão de ramos e folhas novas, a floração caracteriza-se pela presença

de ramos florais inflorescências com peças florais vivas com coloração avermelhada e a

frutificação caracteriza-se pela presença de inflorescências com peças florais senescentes com

coloração paleácea. Em cada expedição, foram registrados ao acaso, por meio de fotografias,

trinta indivíduos da espécie. Posteriormente cada fotografia foi analisada, sendo registrada a

presença ou ausência do momento fenológico.

Teor de Umidade do solo

Para determinação do teor de umidade solo, amostras de solo foram coletadas na

faixa de profundidade de 20 cm, correspondente ao sistema subterrâneo da planta. Após

coletadas, as amostras foram acondicionadas em sacos de papel e esses foram vedados e

levados ao laboratório. O teor de umidade do solo foi determinado por gravimetria, conforme

Blake (1965). As amostras de solo coletadas conforme descrito anteriormente, foram pesadas

para determinação de sua massa fresca (MF), depois foram submetidas à secagem em estufa

de ar circulante a 70°C até atingir massa constante e então foram pesadas para determinação

da massa seca (MS). O teor de umidade foi determinado empregando-se a equação: Usolo (%)

= [(MF - MS)/(MS - Ta)] x 100, em que MF = massa fresca da amostra de solo; MS = massa

seca da amostra de solo; Ta = tara do saco de papel.

13

Conteúdo relativo de água e teor de umidade nas folhas

De cada indivíduo coletado separou-se dez folhas que inicialmente foram pesadas

para determinação da massa fresca (MF). Posteriormente, foram imersas em água destilada

por seis horas para determinação da massa túrgida (MT), seguidas de secagem em estufa com

circulação de ar a 70°C para determinação da massa seca (MS). O conteúdo relativo de água

(CRA) foi estimado por meio da equação: CRA (%) = [( MF - MS)/(MT –MS)] x 100, em

que: MF = massa fresca; MS = massa seca; MT = massa túrgida (Weatherley, 1950).

O teor de umidade das folhas foi determinado utilizando os dados da MS e da MT

segundo a equação: TU= [(MF-MS)/MF)] x 100, em que: MF = massa fresca; MS = massa

seca.

Preparação dos extratos

As amostras de folhas congeladas foram trituradas em nitrogênio líquido com

auxílio de um almofariz com pistilo. Em seguida, 200 mg do pó obtido foram adicionados 2

ml de etanol 80%. A mistura obtida foi aquecida a 85ºC durante 15 minutos e em seguida

centrifugada a 2000 rpm durante 10 minutos, sendo o sobrenadante coletado e armazenado. O

procedimento foi repetido por duas vezes e os sobrenadantes obtidos foram combinados para

compor o extrato final com volume de 6 ml.

Conteúdo de compostos fenólicos totais

A quantificação do conteúdo de compostos fenólicos totais foi realizada por

espectrofotometria pelo método de Follin-Ciocalteau descrito por Swain & Hillis (1959).

Foram preparados tubos de ensaio contendo 3,5 mL de água destilada, aos quais foram

acrescidas alíquotas de 50 μL dos extratos. Em seguida foram adicionados 250 μL do reagente

de Follin-Cicalteau e após três minutos acrescentou-se à mistura 500 μL de solução

supersaturada de carbonato de sódio (Na2CO3) e água destilada em quantidade suficiente para

completar 5 mL. Após uma hora, as absorvâncias foram lidas em espectrofotômetro UV-Luz

visível a 740 nm. O conteúdo de compostos fenólicos totais foi determinado com base em

uma curva-padrão construída a partir de ácido gálico na faixa de 5-80 μg/ml. A quantidade foi

14

expressa em equivalente de ácido gálico (EAG) por grama de matéria seca e os resultados

expressos em média e (+) intervalo de confiança.

Atividade antioxidante dos extratos

A atividade antioxidante dos extratos das folhas foi avaliada por

espectrofotometria e consistiu em medir a capacidade do extrato em reduzir o radical livre

2,2- difenil-1-picril-hidrazila- DPPH (Souza et al. 2007). No procedimento, 100 μL do extrato

foram adicionados a 3 mL de solução DPPH na concentração de 40 μg/mL. Após 30 minutos

de reação sob abrigo de luz, a leitura das absorvâncias das amostras foi realizada em

espectrofotômetro a 517 nm. Como controle foi utilizado a solução de DPPH na concentração

citada anteriormente e como branco foi usado etanol puro. A porcentagem de atividade

antioxidante (%AA) foi determinada conforme Melo et al. (2006), por meio da equação:

%AA = [(Abs controle – Abs amostra)/Abs controle)]x 100, em que: Abs controle:

absorbância do controle (solução de DPPH sem antioxidante); Abs amostra: absorbância da

amostra (extrato) a ser testada. Os resultados foram expressos em média mais (+) intervalo de

confiança.

Conteúdo de açúcares solúveis totais

As análises foram feitas de acordo com método fenol-sulfúrico descrito por

Dubois et al. (1956). Foram pipetados 100 μL do extrato em tubo de ensaio que foi

completado com água destilada até o volume de 500 μL. Foram adicionados 500 μL de fenol

5% seguido de 2,5 mL de ácido sulfúrico (96%) e agitou-se a solução. Os teores de açúcares

totais foram determinados por espectrofotometria em comprimento de onda de 490nm

utilizando-se uma curva padrão de glucose de intervalo de 10 a 40 μg/mL. A quantidade foi

expressa no total de Açúcares Solúveis Totais (AST) por grama de matéria seca e os

resultados expressos em média e (+) intervalo de confiança.

Conteúdo de glicose

A determinação glicose das amostras foi feita utilizando kit glicose monoreagente

(Bioclin). Alíquotas do extrato das amostras foram depositadas em tubos de ensaio, em

seguida, foram adicionados 2,5 mL do reagente glicose mono reagente e o conteúdo foi então

15

homogeneizado. Os tubos foram deixados em banho-maria por 10 minutos a 35°C. A leitura

da absorbância das amostras foi feita a 505 nm. A concentração de glicose foi estimada com

base em uma curva padrão de calibração construída com concentrações crescentes de glicose.

A quantidade foi expressa no total de Glicose por grama de matéria seca e os resultados

expressos em média e (+) intervalo de confiança.

Análise do perfil metabólico

O perfil metabólico foi determinado por meio das análises cromatográficas realizadas

em Cromatógrafo a gás da Agilent Technologies (GC 7890A) equipado com detector de

ionização por impacto de elétrons (CG-EM) e coluna capilar DB-5MS (Agilent Technologies,

30m comprimento X 0,25mm diâmetro interno X 0,25μm espessura filme). Hélio (99,9999%

de pureza) foi utilizado como gás de arraste a uma taxa de 1ml min-1

. Utilizando auto-injetor

(CTC combiPaL), 1μL da amostra foi injetada no cromatógrafo a uma razão de split 1:5. O

injetor split/splitless foi mantido a 230ºC. A coluna cromatográfica inicialmente a 70ºC,

isoterma por 5 min., foi aquecida a uma taxa de 5ºC min-1

até 280 ºC, permanecendo a essa

temperatura por 1 min. Após a separação dos compostos a temperatura foi elevada até 300 ºC

e permanecendo por 2 min (post run). A temperatura da interface foi mantida a 280ºC a

ionização realizada com impacto de 70 eV. A amplitude de varredura de m/z foi de 30 a 600

u. A identificação dos compostos foi feita por comparação ao Índice de Kovats e pela

comparação dos seus espectros de massa com espectros da base de dados do aparelho (Wiley

330 000, Wiley, USA)

Análise estatística

Foram construídos Modelos Lineares Generalizados (GLM) para relacionar

precipitação, a umidade do solo e o conteúdo relativo de água por meio do software R versão

3.0.2 (R Core Team). A correlação foi considerada significativa se p < 0,05.

As análises das variáveis metabólicas (Compostos Fenólicos Totais, Atividade

Antioxidante, Açúcares Solúveis Totais e Glicose) foram realizadas em apenas seis coletas,

que representaram momentos de transição entre as estações seca e chuvosa quanto a umidade

do solo aumentava (Setembro-Outubro e Fevereiro-Abril) e quando diminuía (Outubro-

16

Fevereiro, Abril-Maio e Maio-Julho) entre uma coleta e outra. Os resultados foram expressos

como média mais (+) intervalo de confiança (n = 6) para cada extrato testado.

A análise do perfil metabólico dos extratos por cromatografia gasosa associada a

espectrometria de massas (CG/EM), também foi realizada em apenas seis coletas, que melhor

representaram momentos de transição entre as estações seca e chuvosa quanto a umidade do

solo aumentava (Setembro-Outubro e Fevereiro-Abril) e quando diminuía (Outubro-

Fevereiro, Abril-Maio e Maio-Julho) entre uma coleta e outra. Foi feita em uma amostra

composta onde cada amostra analisada consistiu da mistura, em partes iguais, dos extratos das

6 plantas coletadas. Os resultados foram expressos em valores absolutos da área dos picos

observados para cada composto nos cromatogramas obtidos. Foram apresentados dados dos

metabólitos (figuras 7, 8, 9 e 10) individualmente e por classes químicas (figura 6) nas quais

se enquadram.

RESULTADOS

Dentre os meses de coleta, setembro a novembro de 2013 e fevereiro a julho de

2014, houve grande variação na precipitação pluviométrica na região de estudo. O maior

índice observado foi em abril com 34,5 mm. Este período corresponde à estação chuvosa, a

exceção da ultima coleta de fevereiro e a primeira coleta de março, em que não houve

precipitação pluviométrica. Dados históricos registram menores índices de precipitação para o

mês de fevereiro na região. Nos meses de setembro e julho, que compreendem a estação seca,

também não houve registro de precipitação (Figura 2A).

A Umidade do solo (US) no local de estudo variou aproximadamente de 0,4%, na

primeira coleta de setembro a 17,3% observado na primeira coleta de abril. Entre os meses de

outubro a abril, que compreende o período chuvoso da região, a umidade do solo variou de

5,7% a 17,3%, à exceção de fevereiro, em que o solo apresentou umidade de 3,9% na primeira

coleta e 3,6 % na segunda coleta. Nos meses que compreendem o período de seca, a umidade

do solo esteve abaixo de 8%, sendo observados 0,44%, em setembro, e 1,05%, em julho

(Figura 2B). Os dados da umidade do solo do local de estudo correlacionaram-se

significativamente (p= 0.007) com a precipitação registrada para o período.

17

A

B

Figura 2- Médias de umidade do solo (A) em Itacambira-MG e médias decêndiais de precipitação pluviométrica

acumulada (B) na região de Montes Claros, entre os meses de setembro 2013 à julho 2014. Para umidade do

solo, os valores são de média (+) intervalo de confiança (n=10).

Os momentos fenológicos registrados para a espécie em estudo estão representados na

figura 3. Durante as primeiras coletas, realizadas em setembro, as plantas foram

caracterizadas em fase de dormência (ramos florais e folhas mais velhas do ramo em

senescência) (Figura 3A). Com o início das primeiras chuvas, na segunda coleta em outubro

as plantas entraram em fase de brotação (emissão de ramos e folhas novas) (Figura 3B). Na

segunda coleta realizada em fevereiro, foi marcante presença de flores, sendo as plantas

caracterizadas em fase de floração (presença de ramos florais e inflorescências com peças

florais vivas com coloração avermelhada) (Figura 3C). Na primeira coleta do mês de abril foi

caracterizado o início da frutificação (presença de inflorescências com peças florais

senescentes com coloração paleácea) (Figura 3D). Esta fase perdurou até maio quando foi

notável o estágio final da frutificação, já com senescência dos ramos florais (Figura 3E). Nas

observações foi caracterizado retorno do estágio de dormência (Figura 3F).

Não foi observada correlação entre a umidade do solo e o conteúdo relativo de

água das folhas. O Conteúdo Relativo de Água (CRA) das folhas apresentou em setembro

96,74% caindo ao início do período chuvoso atingindo o valor de 87,45% em outubro (Figura

4, A e B). Em fevereiro, os valores caíram ainda mais chegando a ser registrado 83,82%,

porém com a retomada das chuvas, no mês de abril o CRA registrado foi de 95,89%. No final

18

da estação chuvosa que se deu em maio, o CRA foi de 91,02% aumentando para 95,97% em

julho.

A Massa Seca de 10 folhas (MS), representada na figura 4 (C e D), foi menor em

setembro quando apresentou valor de 0,071 g, aumentando para 0,077 g em outubro. Em

fevereiro, a massa seca elevou-se para 0,116 g e atingiu 0,174 g em abril. Em maio foi

registrada queda no valor da MS para 0,080 g, mantendo aproximadamente este mesmo valor

em julho, onde foi registrado 0,083 g. A Massa Fresca de folhas (MF) (Figura 4, E e F)

também apresentou níveis mais baixos em setembro, com 0,137 g e mais altos em abril, com

0,613 g. O Teor de Umidade foliar (TU), representado na figura 4 (G e H) foi, em setembro,

de 68,13%. Em outubro o valor aumentou para 75,95%, apresentando queda em fevereiro,

registrando 66,86%. No mês de Abril esse valor voltou a aumentar, atingindo 69,86%. A

partir de então foram registrados menores valores em maio com 66,27% e em julho com

65,48%, sendo este o menor valor registrado.

19

Figura 3 – Momentos fenológicos registrados para Gomphrena agrestis Mart. durante o estudo, sendo: final da dormência em setembro (A), inicío de brotação em

outubro (B), plena floração em fevereiro (C), início da frutificação em abril (D), final da frutificação em maio (E) e início da dormência em julho (F). Foto: Arquivo

pessoal. 2013/2014.

A

B

C

D

E

F

06/09/2013 18/10/201

3

26/02/2014

08/04/2014 20/05/2014 15/07/2014

20

A

B

C

D

E

F

G

H

Figura 4 – Valores do conteúdo relativo de água (A e B), Massa seca (C e D), Massa Fresca (E e F) e do teor

de umidade (G e H) de folhas Gomphrena agrestis observados em períodos que os valores de umidade do

solo estavam aumentando (A, C, E e G) e reduzindo (B, D, F e H). Os valores são de média (+IC) (n=6).

21

Conforme apresentado na figura 5 (A e B), o conteúdo de Compostos

Fenólicos Totais (CFT) apresentou valores de aproximadamente 104,85 mg/g de massa

seca, na coleta de setembro, que representa o fim da estação seca, caindo com o início das

chuvas atingindo aproximadamente 83,26 mg/g no mês de outubro. No mês de fevereiro, o

valor de compostos fenólicos diminuiu chegando a ser registrado 70,86 mg/g, porém com o

avanço da estação chuvosa e aumento da umidade do solo foram registradas novas quedas

nos níveis de compostos fenólicos, chegando a 29,31 mg/g em abril. O final da estação

chuvosa foi acompanhado de aumentos nos níveis de compostos fenólicos, sendo

quantificado 73,71 mg/g em maio e 76,83 mg/g em julho, onde o solo já se encontrava com

baixos valores de umidade.

A Atividade Antioxidante (AA) dos extratos das folhas apresentou em

setembro 38,84% caindo para 23,00% com o início das chuvas, conforme registrado em

outubro. No mês de fevereiro, esse valor aumentou consideravelmente, sendo registrados

53,22% seguido de nova queda em abril com 41,51%. No final da estação chuvosa para e

início da seca também houve diminuição da capacidade antioxidante dos extratos, em maio

a AA foi de 34,68% e em julho os valor registrado foi 30,73% (figura 3, C e D).

O conteúdo de Açúcares Solúveis Totais (AST), figura 5 (E e F), foi de 59,77

mg/g de massa seca, no mês de setembro e diminuindo para 39,49 mg/g no mês de

outubro. Em fevereiro esse valor aumentou levemente para 39,55 mg/g e em abril

apresentou nova queda, sendo registrado 17,748 mg/g. Nos meses seguintes, com o fim da

estação chuvosa, houve aumento para 42,61 mg/g em maio, e 52,90 mg/g em julho. Na

figura 5 (G e H) está representado os níveis de glicose, que em setembro apresentou valor

8,19 mg/g de massa seca, diminuindo em outubro para 5,67 mg/g. No mês de fevereiro este

valor subiu para 12,20 mg/g apresentando queda com a continuidade das chuvas em abril,

quando foi registrado 6,64 mg/g. No final da estação chuvosa apresentou valor de 3,54

mg/g em maio e voltou a aumentar em julho, apresentando valor de 4,98 mg/g.

Na tabela 1 (em anexo), encontram-se registrados os valores absolutos das

áreas dos picos observados nos cromatogramas para os diferentes metabólitos detectados

na análise realizada por cromatografia gasosa associada à espectrometria de massas

(CG/EM). Nas nossas condições experimentais, a investigação dos componentes do perfil

metabólico de folhas de Gromphrena agrestis permitiu a identificação de 72 metabólitos,

22

incluindo 9 aminoácidos, 6 compostos aromáticos, 43 carboidratos, 11 ácidos carboxílicos,

uréia e outros 2 metabólitos não identificados.

Para os aminoácidos (Figura 6, A e B) foi observada uma área absoluta total

dos picos de 14,55 (sem unidade) em setembro, aumentando no período chuvoso, sendo

registrado o valor de 22,19 em outubro. Em fevereiro, o conteúdo de aminoácidos foi de

11,20, aumentando para 18,28 em abril. A transição do período chuvoso para o seco foi

representado pelas coletas de maio que apresentou valores de 16,96 e julho com 8,98. Na

figura 7 estão representados três compostos que tiveram maiores alterações neste grupo, o

ácido piroglutâmico (Figura 7, A e B), o ácido L-treonico (Figura 7, C e D) e a glutamina

(Figura 7, E e F). Em setembro foram quantificados, respectivamente, para estes

compostos valores de 2,47; 5,05 e 2,34 aumentando seus níveis em outubro para 3,80; 5,46

e 5,29. Em fevereiro apresentaram queda, sendo registrados valores de 1,36; 5,04 e 1,43

aumentando com o retorno das chuvas em abril sendo quantificados 2,57; 7,87 e 3,84. Na

coleta de maio esses valores voltaram a cair para 2,45; 5,09 e 2,69 e em julho foi registrado

queda no teor do ácido piraglutâmico com 1,90 e no teor do ácido L-treonico com 2,51,

mas o teor de Glutamina apenas nesta coleta apresentou variação diferente dos demais

onde sofreu pequeno aumento atingindo o valor de 2,85.

Os compostos aromáticos (Figura 6, C e D) seguiram a mesma tendência dos

aminoácidos, aumentando de 26,30 em setembro para 28,99 em outubro. Em fevereiro,

período em que não houve ocorrência de chuvas os níveis baixaram para 19,28 e

aumentando em seguida para 29,56 em abril. Em maio, o valor registrado foi de 30,32

caindo para 19,30 em julho. Dentre os aromáticos os compostos que mais tiveram

mudanças nos seus níveis durante as coletas destaca-se o ácido vanílico e o ácido cinâmico

(Figura 8 – A, B, C e D). O ácido vanílico foi quantificado em 15,06 em setembro

aumentando para 15,46 em outubro. Este valor voltou a cair em fevereiro, onde foi

registrado seu menor valor com 8,9, mas voltou a subir em abril para 15,49. No mês de

maio foi registrado 12,30 que continuou a cair, sendo registrados 9,48 em julho. O ácido

cinâmico apresentou em setembro teor de 3,39 que aumentou para 5,78 em outubro. Este

valor diminuiu em fevereiro onde foram registrados 2,81 aumentando para 4,49 em abril.

Maio foi registrado 3,92 que diminuiu para 2,81 em julho.

Os ácidos carboxílicos identificados, representados na figura 6 (E e F),

apresentaram uma área absoluta total de 42,42 em setembro, aumentando para 42,96 em

23

outubro com o início das chuvas. Em Fevereiro o valor registrado foi de 40,42 aumentando

para 49,42 em abril com a continuidade do período chuvoso. Em maio, os ácidos

carboxílicos foram quantificados em 65,46 caindo para 48,30 em julho com o início da

estiagem na região. Nesta classe, o acido málico (Figura 9, A e B) e o ácido octadecanóico

(Figura 9, C e D) apresentaram as maiores variações entre as coletas. O ácido málico

apresentou em setembro um valor de 5,12 com pequena diminuição em outubro, quando

foi registrado o valor de 5,08. Em fevereiro esse valor aumentou para 5,95 e em abril foi

registrado o maior valor com 11,42. No mês de maio esse valor foi de 5,16 que continuou

caindo e na coleta de julho o valor observado foi de 4,55. O teor de ácido octadecanóico

apresentou, em setembro, o valor de 17,43 sofrendo aumento para 19,59 em outubro. Esse

valor diminuiu em fevereiro onde foi registrado 18,75 sofrendo um pequeno aumento em

abril com 18,93. Em maio foi registrado o maior valor com 34,41 que diminuiu para 25,87

em julho.

Os carboidratos (Figura 6, G e H) foram os compostos mais abundantes em

todas as coletas, apresentando em setembro o valor de 738,44 que diminuiu com o início

do período chuvoso, sendo registrado o valor de 593,94. Em fevereiro, o valor foi de

725,87 que aumentou para 1.011,45 em abril. No período que marca o início da estação

seca temos diminuição desses compostos, onde foram registrados 1.027,67 em maio, e

934,59 em julho. Cinco carboidratos tiveram destaque quanto a alterações nas suas

quantidades, dentro dessa classe, porém apenas dois foram identificados: D-frutose (Figura

10, A e B) e a glicopiranose (Figura 10, C e D). Em setembro os valores de ambos foram,

respectivamente, de 83,23 e 86,68 diminuindo para 49,73 e 57,34, em outubro. Em

Fevereiro, ambos aumentaram atingindo valores de 116,49 e 70,43 e em abril de 207,42 e

97,92, respectivamente. Em maio a glicopiranose apresentou diminuição para 138,76

enquanto a D-frutose continuou aumentando atingindo o valor de 116,09. No mês de Julho,

a glicopiranose teve aumento para 190,76 e D-frutose diminuiu para 88,05.

24

A

B

C

D

E

F

G

H

Figura 5 - Concentração de compostos fenólicos totais (A e B), atividade antioxidante (C e D) açúcares

solúveis totais (E e F) e de glicose (G e H) em folhas Gomphrena agrestis observados em períodos em que os

valores da umidade do solo estavam aumentando (A, C, E e G) e reduzindo (B, D, F e H). Os valores são de

média (+IC) (n=6).

25

A

B

C

D

E

F

G

H

Figura 6 - Conteúdo de aminoácidos (A e B), compostos aromáticos (C e D), ácidos carboxílicos (E e F) e de

carboidratos (G e H) em folhas Gomphrena agrestis observados em períodos em que os valores da umidade do

solo estavam aumentando (A, C, E e G) e reduzindo (B, D, F e H). Os valores estão em unidade área absoluta

dos picos observados em cromatogramas obtidos em análise por cromatografia gasosa associada a

espectrometria de massas.

26

A

B

C

D

E

F

Figura 7 - Conteúdo de ácido piroglutâmico (A e B), ácido L-treônico (C e D) e de glutamina (G e H) em

folhas Gomphrena agrestis observados em períodos em que os valores da umidade do solo estavam

aumentando (A, C, E) e reduzindo (B, D, F). Os valores estão em unidade área absoluta dos picos observados

em cromatogramas obtidos em análise por cromatografia gasosa associada a espectrometria de massas.

27

A

B

C

D

Figura 8 - Conteúdo de ácido málico (A e B) e de ácido octadecanóico (C e D) em folhas Gomphrena agrestis

observados em períodos em que os valores da umidade do solo estavam aumentando (A e C) e reduzindo (B e D).

Os valores estão em unidade área absoluta dos picos observados em cromatogramas obtidos em análise por

cromatografia gasosa associada a espectrometria de massas.

A

B

C

D

Figura 9 - Conteúdo de ácido vanílico (A e B) e de ácido cinâmico (C e D) em folhas Gomphrena agrestis

observados em períodos em que os valores da umidade do solo estavam aumentando (A e C) e reduzindo (B e D).

Os valores estão em unidade área absoluta dos picos observados em cromatogramas obtidos em análise por


28

A

B

C

D

Figura 10 - Conteúdo de D-frutose (A e B) e de glicopiranose (C e D) em folhas Gomphrena agrestis

observados em períodos em que os valores da umidade do solo estavam aumentando (A e C) e reduzindo (B e

D). Os valores estão em unidade área absoluta dos picos observados em cromatogramas obtidos em análise por


29

DISCUSSÃO

A análise do perfil metabólico tem sido usada em diferentes estudos para um

melhor entendimento das estratégias adaptativas das plantas aos diversos tipos de condições

estressantes do ambiente. Em relação ao estresse hídrico, observa-se que alterações nos

conteúdos de metabólitos podem ser associadas a estratégias de crescimento para escapar do

estresse e/ou estratégias para tolerar o estresse. Neste estudo, a composição de metabólitos foi

analisada em plantas nativas de Gomphrena agrestis crescendo em área de campo rupestre,

em momentos de transição entre as estações de seca e de chuva que são bem nítidas neste

ambiente (Silva et al., 2013).

Em momentos de baixa umidade do solo durante a estação de seca, foi observado

que a planta mantinha seu conteúdo relativo de água (CRA) foliar, sempre acima de 90%. No

entanto, com a chegada do período chuvoso este valor caia, mesmo com elevação do teor de

umidade do solo (Figura 2-B e Figura 4-A e B). Esses resultados mostram que a conservação

do conteúdo de água nas folhas em níveis elevados pode ser uma estratégia de G. agrestis

para suportar períodos de deficiência hídrica no solo. Silva et al. (2013) ao estudarem

estratégias adaptativas de Gomphrena marginata, também em condições de campo rupestre,

relatam que o conteúdo relativo de água em estruturas subterrâneas permanece alto durante

todo o período de seca. Conforme autores, carboidratos acumulados na forma de frutanos

estariam agindo como osmoreguladores fazendo com que a planta mantivesse a hidratação do

tecido. Em plantas de Vernonia herbace, também tem sido observada a manutenção da

hidratação de tecidos de órgãos subterrâneos associada ao acúmulo de frutanos (Carvalho &

Dietrich 1993, Garcia 2009, Cangussu 2012). Provavelmente o mecanismo de ajustamento

osmótico nas partes subterrâneas, que também estão presentes em G. agrestis, esteja

auxiliando na manutenção elevado CRA das folhas. Associado a isso, os valores mais baixos

do CRA observados no período chuvoso e mais altos no período de seca, indicam que em G.

agrestis pode ocorrer o controle do movimento estomático, para manter os tecidos hidratados,

quando submetidas à escassez de água como parte das estratégias para enfrentar a

sazonalidade de chuvas. Escalona et al. (2013), observou que em folhas de Vittis vinifera,

quando irrigadas, mantinham os estômatos abertos perdendo uma quantidade significativa de

água por transpiração, porém quando submetidas ao estresse hídrico as trocas gasosas foram

significativamente reduzidas devido o fechamento estomático. Em Olea europaea quando

30

submetidas ao déficit hídrico, observou-se uma diminuição significativa da condutância

estomática, bem como queda na taxa de assimilação de CO2 e redução da perda de água por

transpiração (Petridis et al. 2012). A manutenção de estômatos abertos pode levar a uma

maior perda de água, no entanto, com solos mais úmidos é fácil a reposição e com este

comportamento a planta pode manter uma maior taxa de crescimento quando o recurso água

está disponível.

O conteúdo de compostos fenólicos totais (CFT) apresentou marcada diminuição

(Figura 5, A-B) no período no início da estação chuvosa quando foi observado aumento da

biomassa foliar (Figura 4, C-E). Neste momento, as plantas encontravam-se em fase de

brotação (Figura 3B) marcando uma retomada de crescimento após estado de dormência

durante o período de seca. Compostos fenólicos são produtos do metabolismo secundário e

atuam, dentre outras funções, na proteção e na defesa contra danos oxidativos possibilitando

ao vegetal interagir com fatores estressantes do ambiente adaptando sua fisiologia e isso

implica em alterações no seu perfil bioquímico (Abreu & Mazzafera 2005). A atividade

antioxidante foliar teve sua menor média também no período de brotação, com o início das

primeiras chuvas e aumento da produção de biomassa. Como consequência da produção e

degradação destes compostos pode haver aumento ou diminuição nas quantidades de

substâncias estruturais, como os carboidratos, já que a síntese dos esqueletos básicos para

ativar os metabólitos secundários é dependente do carbono assimilado durante fotossíntese

(Zobayed et al. 2007). Diante disso, pode-se inferir, que em períodos chuvosos, quando as

pressões ambientais são menores, há um redirecionamento da fração do carbono

fotossintetizado para a produção de biomassa e crescimento vegetal e consequentemente, há

um declínio na produção de CFT.

Essa afirmação ganha reforço a partir dos dados da segunda coleta de fevereiro,

onde o extrato apresenta a maior média de AA, em um período em que a umidade solo estava

baixa. A planta que estava em fase de expansão foliar acelerada devido a retomada do

crescimento com brotação e formação de novas folhas teve sua produção de biomassa

reduzida, ao mesmo tempo em que há uma elevação no nível de CFT. Isso provavelmente

ocorre porque a redução da disponibilidade de água pode influenciar o aumento do estresse

oxidativo foliar, e para se proteger dos possíveis danos gerados, a planta passa a alocar mais

carbono para produção desses metabólitos secundários com capacidade antioxidante. Esse

31

fenômeno tem relevância fisiológica e é conhecido como “demanda conflitante” que consiste

num balanço entre a alocação de recursos limitados para a realização de uma determinada

atividade, em detrimento de outra (Begon et al. 2006), que neste caso pode ser compreendido

como o custo para manter a proteção antioxidante sob condição de estresse hídrico, limitando

o crescimento.

Das estratégias para resistir ao estresse hídrico, o acúmulo de osmorreguladores, a

exemplo de carboidratos, é considerado de grande importância e tem sido amplamente

descrito. Os níveis de açúcares solúveis totais (AST) e de glicose em folhas de G. agrestis

tiveram maiores valores quando o solo estava mais seco. Suguiyama et al. (2014) encontraram

relações entre o status hídrico e níveis de carboidratos em folhas de Barbacenia purpurea e

associou como reposta ao déficit hídrico. A elevação no conteúdo dos AST nas folhas está

fortemente ligada à indução do ajustamento osmótico da célula e consequentemente à

manutenção do nível de água da folha (Lacerda et al. 2001). Em folhas de Stevia rebaudiana

os níveis de carboidratos aumentaram de acordo com a intensidade do estresse hídrico e o

incremento foi devido principalmente à produção de glicose (Karimi et al. 2014). Silva et al.

(2013), observaram em plantas de G. marginata que a composição e alterações no conteúdo

de frutanos nas estruturas subterrâneas estão associadas à manutenção da hidratação da planta.

O aumento nos conteúdos observados para AST e glicose nas folhas de G. agrestis nos

períodos mais secos ocorreu, provavelmente, como parte das estratégias de manutenção da

hidratação dos seus tecidos. Conforme análise por CG/EM, houve pouca diferença nos níveis

de carboidratos entre as coletas realizadas nos períodos de maior e menor umidade do solo.

Os metabólitos que mais variaram dentre os carboidratos foram D-fructose e glicopiranose,

porém não foi possível associar estas variações aos demais carboidratos ou à disponibilidade

hídrica do ambiente. Griesser et al. (2015) observou que teores de D-fructose não foram

significativamente afetados pela seca em folhas de vidreiras, diferentemente do que ocorreu

em bagas, explicando que isso reflete respostas diferenciadas entre orgãos das plantas ao

estresse.

Foi observado aqui que em folhas de G. agrestis os conteúdos de ácidos

carboxílicos e de carboidratos apresentaram variações semelhantes dentre as coletas. Isto pode

ser uma resposta comum, uma vez que os ácidos carboxílicos influenciam o metabolismo

carboidratos (Guerrero et al. 2007). Dentre os ácidos carboxílicos o ácido málico e o ácido

32

octadecanóico mais sofreram variações com as alterações da umidade do solo. O ácido málico

apresentou diminuição dos seus teores quando a umidade do solo estava mais baixa,

corroborando com resultados encontrados por Griesser et al. (2015), onde os teores de ácido

málico, em folhas de vidreiras, tiveram seus níveis significavelmente diminuídos pela seca.

Apesar dessa associação, não existem informações do envolvimento deste ácido em

mecanismos ativados em resposta ao estresse hídrico.

Soares (2002), Abreu & Mazzafera (2005), Sousa (2007) e Petridis (2012)

apontam que compostos aromáticos fenólicos são eficientes antioxidantes. A resposta

antioxidante é também parte das estratégias de combate aos danos oxidativos causados pelo

estresse hídrico. No mês de fevereiro, que teve pouca precipitação e o solo teve menor

umidade no meio da estação chuvosa, houve aumento no teor de compostos fenólicos totais

que são aromáticos sugerindo uma resposta antioxidante. Os compostos aromáticos

quantificados por CG/MS, entretanto, tiveram aumentos em períodos chuvosos e diminuição

em períodos secos. Dentre os aromáticos quantificados com alterações mais significativas, os

ácidos fenólicos: cinâmico e o vanílico se comportaram dessa maneira, de modo inverso ao

esperado. Mäkelä et al. (2015), associou alterações nos níveis de aromáticos à variações nos

níveis de carboidratos por estes conterem resíduos aromáticos ligados às suas cadeias laterais.

Assim, alterações observadas para estes compostos seriam mais conseqüência do que está

acontecendo com os carboidratos.

Com o fim da fase de dormência, ao retomar as chuvas, o conteúdo de

aminoácidos aumentou e este aumento continuou durante a época chuvosa coincidindo com o

aumento de biomassa. Altos níveis de aminoácidos, principalmente prolina, sobre estresse foi

registrado em numerosos estudos e acredita-se que o aumento do seu nível é, provavelmente,

resultado da degradação de proteínas (Good & Zaplachinski 1994) e estaria associado ao

desenvolvimento da osmoregulação para manutenção do estado hídrico (Campalans et al

1999; Nanjo et al 1999, Joshi et al 2010, Taiz & Zeiger 2013). O comportamento aqui, no

entanto, foi contrário. Assim, os maiores níveis desses compostos aqui observados estariam

associados à demanda para crescimento da planta que nesses momentos estavam em formação

de novos tecidos (fase de brotação). Pompelli et al. (2010), numa experiência de desidratação

rápida em Jatropha curcas, também encontrou baixas concentrações de aminoácidos durante

períodos de menor disponibilidade hídrica e concentrações elevadas quando as plantas foram

33

reidratadas. Esse comportamento foi associado à da condutância estomática e produção

fotossintética. Fernandez-Figares et al. (2000) corrobora esse resultado ao afirmar que as

perdas de clorofila e aminoácidos são comuns na senescência induzida por estresse hídrico em

tecidos verdes. O ácido L-treonico e o ácido piroglutâmico apresentaram conteúdos dentro da

tendência do grupo. O ácido piroglutâmico está ligado a prolina (Joshi et al 2010) que se

acumula durante déficit hídrico. Aqui, no entanto, a prolina não foi identificada dentre os

compostos analisados. Glutamina, no entanto, apresentou na coleta do mês de julho (solo mais

seco) um valor levemente maior que o quantificado no mês de maio (solo mais úmido). Nagy

et al. (2013) ao avaliar os níveis de Glutamina-sintetase em folhas de trigo concluiu que os

níveis dessa enzima caem durante a senescência induzida pelo estress hídrico e isto pode

ocasionar menores níveis deste aminoácido. O leve aumento da glutamina observado em julho

pode estar relacionado ao aumento da umidade do solo observado na coleta de anterior, em

junho (Figura 2), quando há um aumento de umidade do solo no início da estação seca.

CONCLUSÕES

Neste estudo, foi possível detectar alterações nos conteúdos de metabólitos de

plantas de G. agrestis durante a transição das estações de seca e de chuva.

Ao analisar os momentos fenológicos das plantas de G. agrestis observados

durantes as coletas, fica claro que a planta completa seu ciclo reprodutivo brotando,

formando novas folhas, florescendo e frutificando dentro da estação chuvosa. Na estação seca,

a planta entra em dormência, mas ainda mantendo tecidos verdes e hidratados.

Alterações nos conteúdos de açúcares solúveis totais e de glicose condizem com a

estratégia de osmorregulação, ao apresentarem maiores níveis em momentos de menor

umidade do solo. O conteúdo de compostos fenólicos totais também apresentou maiores

níveis nestes momentos, podendo estar associados tanto a osmorregulação quanto a defesa

contra danos oxidativos que podem surgir em condições de menor disponibilidade hídrica.

Na análise do perfil de matabólitos foi possível observar alterações mais

expressivas nos níveis de ácido málico, ácido octadecanóico, D-glicose, glicopiranose, ácido

cinâmico, ácido vanílico, ácido L-treônico, ácido piroglutâmico e glutamina. Essas alterações

34

podem ser associadas tanto em processos ligados ao crescimento da planta, como a estratégias

para lidar com a condição hídrica do ambiente.

As variações observadas demonstram que a planta possui estratégias para

suportar períodos de estresse hídrico, com destaque para a manutenção do alto conteúdo

relativo de água foliar durante o período seco, o que pode ser resultado da estratégia de

osmorregulação.

AGRADECIMENTOS

À CAPES - programa PNADB, pelo apoio financeiro.

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40

ANEXO

Tabela 1- Lista dos metabólitos quantificados pelo CG/EM em folhas de G. agrestis durante a transição de períodos secos e chuvosos. Os dados representam a média de seis plantas por

coleta. A área absoluta corresponde ao valor da área total do pico do tempo de retenção de cada composto.

Setembro Outubro Fevereiro Abril Maio Julho

Composto Identificação Classificação Área

Absoluta

Área

Absoluta

Área

Absoluta

Área

Absoluta

Área

Absoluta

Área

Absoluta

1 p-etilmetilbenzeno Aromático 1309053 1380298 1453482 1761713 6883064 2028077

2 o-etilmetilbenzeno Aromático 1124267 1189260 1330297 1388562 1384937 1837304

3 etano-1,2-diol Carboidrato 3658087 3651089 4828382 4358782 5278764 5585685

4 3,3,5-trimetilcicloexanona Cetona 1192101 1232944 1426070 1592405 1646182 1989686

5 Ácido 2-hidroxipropanoico Ácido carboxílico 5939012 4166481 2907080 4.040.787 6230181 4.342.704

6 2-etoxietanol Carboidrato 1864178 1533891 1830088 2287085 2040681 1362715

7 Ácido 2-hidroxiacético Ácido carboxílico 1627961 1589644 1553212 1941373 2261543 2112008

8 L-alanina Aminoácido 720828 1037658 331276 339640 294298 54658

9 ácido 3-hidroxipropanoico Ácido carboxílico 466237 310078 487226 548172 700627 425801

10 ácido propanodioico Ácido carboxílico 613095 820352 552121 810645 753032 591474

11 Uréia 1.443.660 1577767 356947 1573477 1521836 323582

12 Glicerol Carboidrato 11519531 10327311 7945502 10.469.987 12539773 9.514.458

13 Ácido butanodioico Ácido carboxílico 3934953 3423305 3730739 3.920.365 4718987 3.048.769

14 Ácido 2,3-diidroxipropanoico Ácido carboxílico 2848282 2322144 2784386 3.665.734 2865612 2.217.201

15 NI 7650602 7879254 8586162 9.317.099 9847696 10.931.734

16 Serina Aminoácido 882.122 1498283 515834 1023777 564314 656387

17 NI Aminoácido 707.728 898873 600912 445053 446473 201515

18 N-metilleucina Aminoácido 938.994 1297517 1138822 339402 1928554 326070

19 L-homoserina Aminoácido 723.753 1107053 591165 478299 275592 159922

20 Ácido málico Ácido carboxílico 5121294 5088751 5957501 11.423.312 5169136 4.553.036

21 carboidrato não identificado Carboidrato 3.981.985 3945539 3251762 4135217 4864511 4533367

41

Continuação da tabela 1 ...

22 Ácido piroglutâmico (relacionado

com a prolina) Aminoácido 2477008 3807813 1368219 2.579.492 2449996 1.902.525

23 Ácido L-aspártico Aminoácido 705835 1784177 180891 1.364.804 3225194 307.516

24 Ácido L-treonico Aminoácido 5052968 5466881 5046556 7.870.927 5091126 2.519.256

25 Carboidrato não identificado Carboidrato 1031976 1298475 1182814 1.673.782 1211933 1.240.034

26 Glutamina Aminoácido 2346281 5298933 1434020 3.840.407 2691933 2.857.036

27 Arabinose Carboidrato 648.409 491338 304848 440443 684974 535391

28 carboidrato não identificado Carboidrato 3036283 2601393 3051036 3.094.189 2729927 2.110.105

29 β-L-Arabinopiranose Carboidrato 827471 577595 432516 428.379 1030518 548.131

30 d-(+)-Arabitol Carboidrato 10.192.072 3571314 5165528 5044966 18093979 18373619

31 L-(-)-Arabitol Carboidrato 10156332 3555370 5152008 5.037.026 18091384 18.312.312

32 Arabinitol Carboidrato 595.899 285390 481169 931423 1468976 804071

33 carboidrato não identificado Carboidrato 1196303 1243288 1228523 1479864 647861 538444


35 ácido vanílico Aromático 15068505 15460188 8999579 15.493.157 12304324 9.486.044

36 D-Xilofuranose Carboidrato 1865501 2844623 1848108 3.776.293 2854553 2.335.082


38 carboidrato não identificado Carboidrato 1380447 1179176 1332273 1.444.845 1519230 979.000

39 ácido tereftálico Aromático 1.522.404 1202743 924712 1285567 1086410 1152478

40 Ácido azeláico Ácido carboxílico 842639 462234 343671 365.698 670213 487.745

41 D-(-)-Fructose Carboidrato 10924898 7114311 8639915 14.783.866 12633435 11.376.139

42 D-Fructose Carboidrato 83237889 49736394 70430303 97.924.608 116098981 88.057.945




46 D-altrose Carboidrato 1.672.715 1120031 1691978 2118035 1995536 1516774

47 L-(-)-Arabitol Carboidrato 7216901 4877610 4912890 9.782.844 7429645 6.581.567

48 Manose Carboidrato 89421905 49952061 94275934 109.886.098 99153116 103.754.724

49 Talose Carboidrato 3602623 2969121 3759208 4.613.616 4290938 3.398.453

42

Continuação da tabela 1 ...

50 Glucitol Carboidrato 26539446 23428810 14389365 33.189.042 52788808 44.953.140

51 Gulose Carboidrato 6266148 3236958 1844420 2.284.983 2869608 4.323.963

52 Talose Carboidrato 141785873 80842819 152704546 175.530.820 171352901 168.207.738



55 Ácido hexadecanoico Carboidrato 20207653 20890648 21438984 19.623.020 35636554 24.312.024


57 Ácido cinâmico (Ácido 3-(4-metoxi-

3-idroxifenil)prop-2-enoico Aromático 3397312 5783051 2811823 4.490.282 3924132 2.819.393

58 ácido heptadecanoico Ácido carboxílico 536.358 763682 602954 634905 800484 851979

59 Ácido (9Z,12Z)-octadeca-9,12-

dienoico Ácido carboxílico 3066854 4424255 2744793 3.135.972 6882212 3.795.345

60 NI Carboidrato 18353881 22994313 21278087 21.161.669 31219865 23.727.966

61 Ácido 3-(3,5-dimetoxi-4-

idroxifenil)prop-2-enoico Aromático 3879143 3981203 3767638 5.146.762 4741888 1.980.624

62 Ácido octadecanoico Ácido carboxílico 17431761 19595799 18758206 18.935.984 34412800 25.874.982



65 NI Carboidrato 3378311 4185637 3125973 3.566.026 5037871 4.108.776

66 NI Carboidrato 4676508 5405557 4456475 5.475.908 6996421 6.480.063

67 NI Carboidrato 8787582 10871472 6455249 20.274.664 10817450 8.108.770

68 NI Carboidrato 17570593 14978795 12705342 14.038.449 37939642 15.566.641

69 Glicopiranose Carboidrato 86683865 57343270 116491925 207.421.551 138761161 190.768.800


71 carboidrato não identificado Carboidrato 11728431 12121172 11111564 11521433 34441519 15.864.920


TOTAL 832019854 698792980 807162468 1121209714 1153451772 1024429191

maÍra batista de oliveira - ppgcb.unimontes.br · oliveira, maíra batista de. universidade...

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