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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.41.2019.tde-13122018-144527
Document
Author
Full name
Pâmela Tavares da Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2018
Supervisor
Committee
Furlan, Cláudia Maria (President)
Centeno, Danilo da Cruz
Souza, Silvia Ribeiro de
Title in Portuguese
Análise do perfil de metabólitos em Glycine max (L.) Merr submetida a diferentes ní­veis de radiação ultravioleta
Keywords in Portuguese
Flavonoides
Isoflavonas
Soja
Abstract in Portuguese
Fabaceae é a terceira maior família botânica, apresentando grande importância ecológica, ornamental e econômica. Por sua grande diversidade de espécies está dividida em seis sub-famílias Caesalpinioideae, Cercidoideae, Detarioideae, Dialioideae, Duparquetioideae e Papilionoideae. Papilionoideae é considerada um grupo monofilético e nesta está inserida Glycine max (L.) Merr., espécie de importância econômica alimentícia (grãos, farelo, óleo) e medicinal. A soja tem seu centro de origem na China, sendo que a soja moderna foi modificada por cruzamentos entre duas espécies selvagens, por cientistas ainda na antiga China. É considerada um alimento completo, pois contém proteínas, gorduras, óleos, aminoácidos essenciais e metabólitos secundários, tais como isoflavonas e outras substâncias fenólicas, importantes antioxidantes naturais. A liberação do plantio da soja se deu com a Lei 11.105 de 24 de março de 2005, levando a um aumento exponencial de sua produção no país. Seu consumo ocorre em todo o mundo, e sua produção aumenta a cada ano, pois também vem sendo utilizada como fonte para a produção de biocombustível. Atualmente, sabemos que a poluição atmosférica e outras atividades humanas contribuem para o aumento de poluentes na atmosfera e consequente impacto na camada de ozônio. A radiação ultravioleta é dividida em três: ultravioleta A (315 a 400 nm), ultravioleta B (280 a 315 nm) e ultravioleta C (200 e 280 nm). Por conta disso, estudos que visam avaliar como a radiação ultravioleta pode interferir no metabolismo vegetal podem contribuir para o conhecimento mais aprofundado sobre como espécies cultivadas são afetadas por esse fator de estresse. Os metabólitos especiais são importantes estratégias químicas usadas pelas plantas na sua defesa contra fatores de estresse biótico ou abiótico. Em particular, as substâncias fenólicas como os flavonoides e isoflavonas são importantes metabólitos envolvidos nos mecanismos de defesa vegetal associados à fotoproteção. Este projeto teve por objetivo contribuir com conhecimentos quanto aos efeitos da radiação ultravioleta sobre a produção de metabólitos fenólicos durante o desenvolvimento vegetativo de dois cultivares de soja CD202RR e CD202, quando submetidos a três tratamentos com diferentes incidências de radiação ultravioleta (UV): 1. Ausência de radiação UV (UV-), 2. Alta incidência de radiação UV (UV+) e 3. Incidência natural de radiação UV solar (Controle). A hipótese deste estudo partiu do pressuposto que substâncias fenólicas são reconhecidos metabólitos vegetais com propriedades de absorção de luz nos comprimentos de onda do espectro UV-Visível, sendo assim, aumentariam em conteúdo em resposta a alta intensidade de radiação UV. Foram feitas análises por CLAE-DAD e CLAE-MS das substâncias fenólicas em folhas de G. max em três estádios vegetativos (V3, V4 e V5). As sementes de soja foram germinadas dentro das câmaras e 10 plantas foram coletadas por estádio, em cada câmara e em 3 repetições de experimentos (setembro de 2016 a março 2017). Foi verificado que o tratamento UV+ resultou em menores massas foliares quando comparado ao Controle e UV-. Há também diferença nas alturas das plantas de soja e danos nas folhas produzidos pela maior incidência de radiação UV. Foram identificados 28 constituintes, sendo 13 derivados do ácido cinâmico, 9 derivados dos flavonoides campferol e apigenina e 6 isoflavonas derivadas de genisteína e daidzeína. Quanto aos conteúdos fenólicos, pode-se observar que há um aumento da quantidade de isoflavonas na câmara UV+ em relação ao Controle para ambos os cultivares. Para os derivados cinâmicos e os flavonóis encontrados, observa-se um decréscimo em relação ao Controle para grande parte desses constituintes. Diminuição no conteúdo de flavonóis e aumento de isoflavonas pode ser devido a um possível desvio da via de produção dos flavonoides, uma vez que naringenina é o precursor para a síntese de ambas as classes. Além disso, isoflavonas apresentam espectro de absorção UV-Vis com banda máxima no comprimento de onda entre 260-280 nm, o que pode resultar em maior fotoproteção para plantas expostas a maiores intensidades de radiação UV
Title in English
Metabolite profile of Glycine max (L.) Merr exposed to different levels of ultraviolet radiation
Keywords in English
Flavonoids
Isoflavones
Soybean
Abstract in English
Fabaceae is the third largest botanical family, with great ecological, ornamental and economic importance. For its great diversity of species, the family is divided into six sub-families Caesalpinioideae, Cercidoideae, Detarioideae, Dialioideae, Duparquetioideae and Papilionoideae. Papilionoideae is a monophyletic group comprising Glycine max (L.) Merr., an important economic species for food (grains, bran, oil) and medicine. Glycine has its center of origin in China, and modern soybean has been modified by crosses between two wild species, by scientists still in ancient China. It is considered a complete food because it contains proteins, fats, oils, essential amino acids and secondary metabolites, such as isoflavones and other phenolic substances, important natural antioxidants. The liberation of soybean culture occurred in Brazil after the 11,105 law of March 24, 2005, leading to an exponential increase of its production in the country. Its consumption occurs all over the world, and its production increases every year, since it is also used as a source for the production of biofuel. We now know that atmospheric pollution and other human activities contribute to the increase of pollutants in the atmosphere and a consequent impact on the ozone layer. Ultraviolet radiation (UV) is divided into three: ultraviolet A (315 at 400 nm), ultraviolet B (280 to 315 nm), and ultraviolet C (200 and 280 nm). Because of this, studies aiming to evaluate how ultraviolet radiation can interfere on plant metabolism may contribute to better understand of how cultivated species are affected by this stress factor. Special metabolites are important chemical strategies used to plant defense against biotic or abiotic stress factors. In particular, phenolic substances such as flavonoids and isoflavones are important metabolites involved in the plant defense mechanisms associated to photoprotection. The objective of this project was to contribute with knowledge about the effects of ultraviolet radiation on the production of phenolic metabolites during the vegetative development of two soybean cultivars CD202RR and CD202, when exposed to three UV treatments: 1. Absence of UV radiation (UV-), 2. High incidence of UV radiation (UV +), and 3. Natural incidence of solar UV radiation (Control). The hypothesis of this study was based on the assumption that phenolic substances are recognized plant metabolites with properties of light absorption in the wavelengths of the UV-visible spectrum and thus could increase in content in response to high intensity of UV radiation. Analyzes were performed using HPLC-DAD and HPLC-MS of leaves of G. max at three vegetative stages (V3, V4 and V5). Soybean seeds were germinated within the chambers and 10 plants were collected per stage, in each chamber and in 3 experiment replicates (September of 2016 to March of 2017). It was observed that UV+ treatment resulted in smaller leaf biomass when compared to Control and UV-. There were also differences in soybean heights and leaf damage produced by the higher incidence of UV radiation. A total of 28 constituents were identified, of which 13 were cinnamic acid derivatives, 9 kaempferol and apigenin derivatives, and 6 genistein and daidzein derivatives (isoflavones). Was observed an increase in the contents of isoflavones in the UV+ comparing to Control, for both cultivars. Cinnamic acid derivatives and flavonoids showed decreased contents in relation to the Control. Decreases in flavonoid content together with increases in isoflavones might be explain by a possible flavonoid pathway deviation, since naringenin is precursor of both flavonoid classes. Isoflavones show UV-Vis absorption spectra with maximum absorption between 260-280 nm, which might result in higher capacity for UV photoprotection
 
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Publishing Date
2019-01-09
 
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