Antioxidative metabolism in sugarcane (Poaceae) varieties subjected to water and saline stress

• Published in: Revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental Vol. 24; no. 11; pp. 776 - 782
• Main Authors: Morais, Marciana B. de, Azevedo, Ricardo A., Camara, Terezinha R., Ulisses, Cláudia, Albuquerque, Cynthia C. de, Willadino, Lilia
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Departamento de Engenharia Agrícola - UFCG 01.11.2020
• Subjects: AGRICULTURAL ENGINEERING; ENVIRONMENTAL SCIENCES; estresse oxidativo; defense system; Sachorum; sistema de defesa; ROS; oxidative stress; Sochorum
• DOI: 10.1590/1807-1929/agriambi.v24n11p776-782
• ISSN: 1415-4366; 1807-1929

ABSTRACT This study aimed to identify the antioxidant responses of sugarcane (Saccharum spp.) varieties subjected to water and saline stress. Sugarcane seedlings of six different varieties obtained through micropropagation were subjected to either water or saline stress, or a combination of water + saline stress. The study was carried out in May 2012, in a greenhouse at the Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE). The experimental design was randomized, with treatments arranged in a 6 × 4 factorial scheme (six varieties and four treatments), and four replicates. Lipid peroxidation, hydrogen peroxide (H2O2) concentrations, and relative water content (RWC) were evaluated. Furthermore, we evaluated the plants’ antioxidative defense systems by measuring the activities of superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX), and catalase (CAT). The sugarcane varieties had higher lipid peroxidation and/or higher H2O2 concentrations when subjected to the combined water + saline stress. The antioxidant enzymes responded to the water and saline stress treatments differently depending on the sugarcane variety. However, under combined saline + water stress conditions, the enzymes may have become inactivated, which indicates that the response to the combined water + saline stress was different from the sum of the responses to only water stress or only saline stress. High concentrations of malondialdehyde (MDA) associated with low RWC may be an effective indicator of multiple stress sensitivity in sugarcane varieties. The RB99395 and RB867515 sugarcane varieties responded more efficiently to environmental stress, and maintained their cell water content when subjected to either water or saline stress. RESUMO Objetivou-se com este trabalho identificar a resposta antioxidante de variedades de cana-de-açúcar sob condições adversas. Mudas de seis genótipos, procedentes da micropropagação, foram submetidas à avaliação da ação isolada e combinada do estresse hídrico e salino. A pesquisa foi realizada em maio de 2012, em casa de vegetação instalada na Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE). O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, com tratamentos dispostos em esquema fatorial 6 x 4 (seis variedades e quatro condições de cultivo) com quatro repetições. Avaliou-se a peroxidação lipídica, o teor de peróxido de hidrogênio (H2O2), o teor relativo de água (TRA) e ação do sistema de defesa antioxidativo mediante a atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD), ascorbato peroxidase (APX) e catalase (CAT). As variedades de cana-de-açúcar exibiram maior peroxidação lipídica e/ou maior concentração de peróxido de hidrogênio quando submetidas ao estresse combinado. As enzimas apresentaram respostas diferenciadas de acordo com a variedade de cana-de-açúcar e a intensidade de estresse nos tratamentos isolados, no entanto, podem ter sido inativadas perante o estresse combinado, o que indica que a resposta do estresse combinado é diferente da soma das respostas dos fatores abióticos aplicados isoladamente. Os elevados teores de malondialdeído (MDA) associados ao baixo TRA podem ser indicadores efetivos de sensibilidade a estresse múltiplo em variedades de cana-de-açúcar. As variedades RB99395 e RB867515 apresentaram-se mais eficientes quanto a resposta ao estresse ambiental e a manutenção de conteúdo hídrico celular nos estresses isolados.