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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.1978.tde-20240301-154145
Document
Author
Full name
Edvaldo Alberto Zago
Institute/School/College
Date of Defense
Published
Piracicaba, 1978
Supervisor
Title in Portuguese
Acúmulo de putrescina e interrupção da síntese proteica em feijoeiro (Phaseolus vulgaris, L.) deficiente em potássio
Keywords in Portuguese
DEFICIÊNCIA DE POTÁSSIO
FEIJÃO
PUTRESCINA
SÍNTESE PROTEICA
Abstract in Portuguese
O presente trabalho objetivou buscar algumas informações sobre o efeito fisiológico causado pelo acúmulo de poliaminas em plantas deficientes em potássio no tocante à síntese de proteínas e ácidos nucleicos. Plantas de feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.; cultivar Carioca) foram cultivadas em soluções nutritivas deficientes em macronutrientes e analisadas quanto ao teor das poliaminas espermina, espermidina e putrescina, quando os sintomas da respectiva deficiência já eram evidentes. Nas plantas do tratamento completo e deficiente em potássio o teor dessas poliaminas foi analisado periodicamente durante todo o ciclo de desenvolvimento. Com a finalidade de verificar os possíveis precursores na formação dessas poliaminas em feijoeiro, folhas destacadas dessa planta foram colocadas a absorver os aminoácidos arginina, citrulina, lisina, ornitina e as aminas agmatina e N-carbamilputrescina e também água destilada (controle). Após 24 horas de metabolização foram analisados quanto aos teores de putrescina, espermina e espermidina. Também o efeito fisiológico dessas aminas no processo de biossíntese de proteína e ácidos nucleicos foi verificado e para tanto, folhas destacadas de feijoeiro provenientes do tratamento completo e deficiente em potássio foram colocadas a absorver leucina-C14. Uma parte das folhas de plantas provenientes do tratamento completo, após a absorção de leucina-C14, absorveu também putrescina e espermidina. Após 24 horas de metabolização, foram analisadas quanto ao teor de proteína e quanto à radioatividade incorporada. Ensaio semelhante foi realizado para verificar o efeito da paralização da síntese de proteína nessas poliaminas. Folhas destacadas de feijoeiro cultivado em solução nutritiva completa foram colocadas a absorver diferentes doses de Actinomicina-D e após um período de metabolização foram analisadas quanto ao teor de proteína e as poliaminas putrescina espermina e espermidina. Também as plantas cultivadas em solução nutritiva completa e deficiente em potássio, foram analisadas quanto ao teor de aminoácidos livres. Pelos dados obtidos, foi concluído que na deficiência de magnésio e especialmente potássio, resulta em acúmulo de putrescina. Tal diamina tem como principal precursor o aminoácido arginina, o qual se apresenta em teor bastante elevado por ocasião da deficiência de potássio. A via metabólica preferencial parece ser por intermédio da descarboxilação de arginina originando agmatina e posteriormente N-carbamilputrescina como precursor imediato. O elevado teor de arginina resultante da interrupção na síntese de proteína parece ser o responsável pelo acúmulo de putrescina. Resulta, pois, um aumento na relação molar putrescina/espermidina a qual bloqueia a síntese dos ácidos nucleicos afetando ainda mais a síntese de proteína. Esses resultados vêm reforçar a suposição de que as poliaminas exibem uma atividade fisiológica marcante, sendo responsáveis pelo menos em parte, pela redução no crescimento das plantas em condições de deficiência em potássio.
Abstract in English
The present work has the aim to find out some information about the physiological effects of the increased polyamines content in potassium deficient plants, mainly on protein and nucleic acids biosynthesis. Phaseolus vulgaris were grown in a green house using nutrient solutions either complete or deficient in macronutrients and the leaves were analyzed for the polyamines putrescine, spermine and spermidine, and for the amino acids. Some leaves of the normal plants were fed with possible precursors for putrescine synthesis. So, the leaves were allowed to absorb each one of the following amino acids and amines: lysine, arginine, citrulline, ornithine, agmatine and N-carbamylputrescine. After a 24 hours period of metabolization, putrescine, spermine and spermidine were measured. The physiological effects of such polyamines was tested on protein and nucleic acids biosynthesis, using a radioisotopic method, by counting the radioactivity from leucine-C14 and Na2H32PO4 incorporated into such biopolymers. ln this experiment leaves of normal and potassium deficient plants were used, as well as normal leaves which absorbed polyamines (putrescine and spermidine) in order to change artificially the molar ratio putrescine/spermidine to the same value found in potassium deficient leaves. Another experiment was performed trying to study the effect of protein synthesis interruption on the content of polyamines. For this, different doses of Actinomicin-D were applied to normal leaves and polyamines content were analyzed. Amino acids and polyamines were extracted from the leaves with 80% ethanol or 5% trichloroacetic acid, respectively, and separated on DOWEX-50W-X8 cationic exchange resin. The polyamines were determined fluorimetrically and the amino acids by automated liquid chromatography. Protein and nucleic acids were estimated colorimetrically and its radioactivity measured by Liquid Scientillation counting. The data shows that magnesium and specially potassium deficient increase of putrescine content. Such amine is formed mainly from arginine using agmatine and N-carbamylputrescine as metabolic intermediates. ln potassium deficient plants the content of free arginine is very high and should be responsible for the high level of putrescine. As a result, there is an increase in the molar ratio putrescine/spermidine, which can disrupt the synthesis of nucleic acids, impairing, one again, the protein synthesis. The results increase evidences in what the polyamines exhibit a great physiological activity, being responsible, at least in part, for the reduced growth of potassium deficient plants.
 
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Publishing Date
2024-03-14
 
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