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Type: TESE
Title: Nutrição mineral no crescimento e no metabolismo de carboidratos soluveis em Vernonia herbacea (Vell.) Rusby
Author: Cuzzuol, Geraldo Rogerio Faustini
Advisor: Zaidan, Lilian Beatriz Penteado
Abstract: Resumo: Vernonia herbacea é uma Asteraceae herbácea, perene e nativa de cerrado. Possui órgãos subterrâneos denominados rizóforos que acumulam frutanos do tipo inulina. Esses polímeros de frutose têm sido associados à resistência ao estresse por deficiência hídrica e nutricional, e por baixa temperatura, atuando como reguladores osmóticos. A importância econômica dos frutanos também é grande, devido a sua aplicação na indústria alimentícia e de comésticos. Carboidratos dessa classe têm sido empregados com sucesso na prevenção de doenças do intestino, por estimular a proliferação das bifidobactérias. O fato dos frutanos não serem absorvidos pelo organismo humano faz desses carboidratos uma fonte alternativa de açúcar de baixa caloria. Dentre os fatores externos já estudados, a manipulação de nutrientes tem sido a prática mais utilizada para estimular a produção de frutanos. O presente trabalho foi realizado com o objetivo de investigar o efeito dos nutrientes, especialmente o nitrogênio, no conteúdo de frutanos em V. herbacea, buscando, ainda, entender as interações entre o metabolismo de carboidratos solúveis e o crescimento. Com base em resultados anteriores em que rizóforos de V. herbacea apresentaram crescimento limitado em solução de Hoagland, foi formulada uma solução nutritiva, denominada Vernonia, a partir da constituição química foliar de V herbacea. Em relação à solução de Hoagland, a solução Vernonia em 50% de força iônica proporcionou melhor produção de rizóforos e frutanos por planta, após 180 dias de cultivo. Por outro lado, maior crescimento da parte aérea ocorreu nas soluções completas (100% de força iônica) de Hoagland e Vernonia. Procurando investigar o comportamento dessa espécie em condições de estresse nutricional, plantas cultivadas em solução Vernonia -enriquecida (10,7 mmol/L) foram transferidas para solução deficiente (1,3 mmol/L) de N-NO3. Alterações fisiológicas e metabólicas ocorreram em resposta ao estresse nutricional. Um rápido aumento na biomassa da parte aérea foi observado aos 30 dias após o início do tratamento. Na fase de maior síntese de frutanos (90 e 180 dias) a concentração desses compostos nas plantas submetidas à deficiência de nitrogênio foi maior, enquanto a produção de frutanos por planta foi superior na solução enriquecida de nitrogênio. O conteúdo foliar de proteína total solúvel diminuiu, gradativamente, à medida que se aproximou a fase de senescência e, de forma mais acentuada, em plantas sob estresse nutricional. Tais resultados sugerem maior mobilização de nitrogênio orgânico para os rizóforos onde ocorreram, simultaneamente, aumento no conteúdo de proteínas e acúmulo de frutanos. Uma redução da fotossíntese aos 30 dias foi observada em plantas cultivadas nas duas concentrações de nitrato, e parece estar relacionada ao aumento na concentração dos carboidratos foliares, sustentando a hipótese de que a fotossíntese seja regulada pelo conteúdo de carboidratos solúveis. Procurando dar subsídios para o uso sustentável de espécies de cerrado, plantas de V herbácea foram cultivadas em uma área de cerrado onde receberam diferentes doses de adubação nitrogenada na forma de (NH4)2S04. O crescimento das plantas foi estimulado apenas nas doses entre 6 e 12 kg/ha de nitrogênio após 12 meses de cultivo. Por outro lado, plantas tratadas com 24 kg/ha de nitrogênio chegaram a acumular 6,0 g de frutanos por planta enquanto nas plantas que não receberam N suplementar, esse valor foi de 3,5 g, sugerindo a aplicação de 24 kg/ha de nitrogênio para a produção de frutanos em solos de cerrado

Abstract: Vernonia herbacea is a herbaceous, perem1ial Asteraceae, native to the Brazilian cerrado. The plants have underground organs, known as rhizophores, which accumulate :fructans of the inulin type. Fructose polymers have been associated to stress conditions, such as water and nutritional defficiency and low temperatures acting as osmotic regulators for the plant. Fructans have an outstanding economic importance due to their application in the food and pharmaceutical industries. These compounds have been successfully used in the prevention of intestinal diseases promoting the growth of bificobacteria. In addition, :fructans are not absorbed by the human organism, which makes these compounds useful in the production of alternative low calorie sugar. Among all the external factors yet reported to stimulate the biosynthesis of :fructan, handling of nutrient application showed to be a very common practice. The aim of the present study was to investigate the effect of nutrient supply, with emphasis on nitrogen, in the: fructan contents of V. herbacea plants. As a secondary objective, we aimed to understand how carbohydrate metabolism interacts with plant growth in V. herbacea. Previous results have shown that growth of rhizophores can be limited when Hoagland solution is added to plants of V. herbacea. Thus a nutrient solution (named Vernonia solution) was formulated based on the chemical constituents of V. herbacea leaves. When compared to Hoagland solution, Vemonia solution with 50% ionic strength had a positive effect on growth after 180 days of cultivation, increasing the production of rhizophores and :fructans per plant. On the other hand an increase in the growth of aerial organs was observed when complete Hoagland or Vernonia solution (100% ionic strength) was added to the plants. To investigate how plants behave under nutritional stress conditions, plants previously cultivated in N-NO3- enriched Vernonia solution (10.7 mmol/L) were transferred to N-NO3 defficient Vemonia solution (1.3 mmol/L). Physiological and metabolical changes were detected in plants in response to nutritional stress. An increase in the biomass of the aerial organs was observed 30 days after the beginning of the treatments. Between 90 and 180 days, when fructan accumulation occurred more intensively, fructan concentration in plants submitted to nitrogen deficiency was higher, although fructan production per plant was superior in plants grown in the nitrogen-enriched solution. Total soluble leaf protein decreased slowly dose to the senescence phase and this decrease was more intense in plants under nutritional stress. These results suggest the occurrence of mobilization of organic nitrogen towards the rhizophores, reflected by the increase in protein and fructans. Photosynthesis was reduced at day 30 in plants cultivated in both nitrate solutions and this reduction could be related to an increase of leaf carbohydrate concentration. This fact points to the hypothesis that photosynthesis is regulated by soluble carbohydrate content. To provide basic information for the sustainable use of the cerrado vegetation, plants of V. herbacea were cultivated in a cerrado area and received different concentrations of nitrogen solution as (NIL)2S04. After 12 months, growth was stimulated only in plants receiving 6 to 12 kg/ha of nitrogen. Plants treated with 24 kg/ha of nitrogen accumulated 6.0 g fructan per plant, while in control plants, not treated with supplementary N, this value was only 3.5 g. These results indicate that 24 kg/ha of nitrogen is the concentration recommended for fructan production by plants of V. herbacea in cerrado soils
Subject: Vernonia
Frutanos
Ecofisiologia
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2003
Appears in Collections:IB - Dissertação e Tese

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