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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.1983.tde-20210919-110157
Document
Author
Full name
Irenice Maria Santos Vieira
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 1983
Supervisor
Title in Portuguese
Efeito do potássio sobre a atividade de invertases, teores de açúcares e compostos nitrogenados em cana-de-açúcar (Saccharum spp. var. NA56-79) cultivada em solução nutritiva
Keywords in Portuguese
ATIVIDADE ENZIMÁTICA
CANA-DE-AÇÚCAR
COMPOSTOS NITROGENADOS
POTÁSSIO
SOLUÇÃO NUTRITIVA
TEOR DE AÇÚCAR
Abstract in Portuguese
No presente trabalho foram estudadas as interrelações entre desenvolvimento da cana-de-açúcar (Saccharum spp. var. NA56-79) e os teores de açúcares e compostos nitrogenados dando ênfase as enzimas invertases bem corno suas atuações em função dos diferentes níveis de potássio. Para isso, plântulas obtidas da cultura de tecidos de cana-de-açúcar, foram cultivadas em solução nutritiva contendo níveis crescentes de potássio (0,1, 6 e 12 mM), mantidas em casa de vegetação por um período de 60 dias e colhidas a cada 20 dias num total de três colheitas. Ensaio de crescimento, atividade de invertase ácida (pH 5,5), invertase neutra (pH 7,1), conteúdo de sacarose, açúcares redutores (AR), açúcares redutores totais (ART), proteína, N-total e N-α-NH2 solúvel foram realizados na parte aérea, que foi dividida em três segmentos (superior, médio e inferior). A adição de baixo nível de potássio a solução nutritiva, teve em efeito depressor sobre o crescimento das plantas, as quais atingiram um nível ótimo de crescimento na concentração de 6,0mM de K+. Aumento nos teores de sacarose, açucares redutores e açúcares redutores totais, ocorreu em todos os segmentos das plantas crescendo em condições de deficiência; inversamente, uma redução nos teores desses açúcares ocorreu quando a concentração de potássio foi de 12 mM. As variações dos níveis de potássio não afetaram significativamente a atividade de invertases que não apresentaram nas condições deste estudo, uma tendência bem definida; entretanto, na concentração mais baixa (0,1 mM de K+) a atividade das enzimas foi mais alta. Uma correlação inversa entre atividade de invertase e conteúdo de sacarose ocorreu em todos os segmentos independente do nível de potássio que foi fornecido a solução nutritiva. No segmento inferior onde a atividade da enzima foi muito baixa, a sacarose, formou quase 80% de matéria seca. Por outro lado, no segmento médio e no segmento superior onde a atividade da enzima foi mais elevada durante todo o experimento, não ocorreu acúmulo de quantidades apreciáveis de sacarose e os açúcares redutores totais passaram a constituir a principal forma de armazenamento. Estes resultados sugerem que o principal fator que controla o nível de açúcares na parte aérea da cana-de-açúcar é a atividade destas duas enzimas, que utilizam sacarose como substrato. Em todos os casos, a atividade da invertase ácida foi relativamente maior do que a invertase neutra, indicando que nas condições do experimento a invertase ácida foi a enzima predominante. No segmento superior, a redução do teor de proteínas e N-total induzida pelas variações da nutrição potássica, foram mais acentuadas em dose excessiva de potássio do que em condições de deficiência. As plantas deficientes acumularam N-α-NH2 solúvel como resultado de uma intensa redução na síntese de proteínas que por sua vez pode ter determinado o maior acúmulo de açúcares redutores e a redução do crescimento.
Title in English
Effect of potassium on the activity of invertases, level of sugars and nitrogen compounds in sugarcane (Saccharum spp. var. NA56-79) grown in nutrient solution
Abstract in English
The present research work dealt with the interrelationship between the development of sugarcane (Saccharum spp. var. NA56-79) and level of sugars and nitrogen compounds, influenced by potassium nutrition, emphasizing the activity of the invertase enzymes. ln order to reach this objective, seedlings obtained by tissue culture techniques were maintained in nutrient solution in the presence of the following potassium concentrations (0.1, 6.0 e 12.0 mM) in greenhouse during 60 days and a total of three harvests were made at 20 day intervals. Growth rate, acid (pH 5,5) and neutral (pH 7,1) invertase activities, sucrose, reducing sugars (RS), total reducing sugars (TRS), protein, total-N and α-NH2-N contents were determined in sugarcane shoots which were derived in three different segments: upper, intermediate and lower. Addition of low potassium concentration to the nutrient solution had an inhibitory effect on plant growth, which reached the highest levels of growth at the 6.0 mM concentration. Increase of the levels of sucrose, reducing sugars and total reducing sugars occurred in all plant segments growing under deficiency conditions; inversely, a reduction in the levels of these sugars occurred when the potassium concentration was 12 mM. Variation in potassium levels did not effect significantly invertase activity, which did not show a definite tendency; but, at lower concentrations (0.1 nM de K+) the activity of these enzymes was higher. An inverse correlation was found between invertase activity and sucrose levels in all plant segments, independently of the amount of potassium supplied to the nutrient solution. ln the lower segment, were invertase activity was very low, sucrose accumulated up to about 80% of the total dry matter. On the other hand, in the intermediate and upper segments the enzyme remained high throughout the experiment, sucrose did not accumulated and total reducing sugars became the main form of stored sugar. These results suggest, therefore, that the main factors controlling sugar levels in sugarcane shoots is the relative activity of these two enzymes, both utilizing sucrose as substrate. ln all cases, the acid invertase activity was relatively higher than that of the neutral invertase, indicating that the acid invertase was the predominant enzyme under the present study conditions. ln the upper segment, the decrease in protein and total-N levels, induced by the variation in K-levels were much more accentuated in high-K plants than in the K-deficient plants. These plants however, accumulated soluble α-NH2 N, which is an indication of an intense decrease in protein synthesis which also determined a greater accumulation of reducing sugars and a decrease in the growth rate.
 
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Publishing Date
2021-09-19
 
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