Enzyme expression in indica and japonica rice cultivars under saline stress / Expressão de enzimas em cultivares de arroz indica e japonica sob estresse salino

ABSTRACT

The southern State of Rio Grande do Sul (RS) is the main rice producer in Brazil with a 60% participation of the national production and 86% participation of the region. Rice culture irrigation system is done by flooding, which leads to soil salinization, a major environmental constraint to production since it alters the plants' metabolism exposed to this type of stress. The indica cultivar, widely used in RS, has a higher sensitivity to salinity when compared to that of the japonica cultivar in other physiological aspects. Current research analyzes enzymes expression involved in salt-subjected indica and japonica rice cultivars' respiration. Oryza sativa L. spp. japonica S.Kato (BRS Bojuru, IAS 12-9 Formosa and Goyakuman) and Oryza sativa L. spp. indica S. Kato (BRS Taim-7, BRS Atalanta and BRS Querencia) were the cultivars employed. Seedlings were transferred to 15 L basins containing 50% Hoagland nutrient solution increased by 0, 25, 50, 75 and 100 mM NaCl, and collected at 14, 28 and 42 days after transfer (DAT). Plant tissues were macerated and placed in eppendorf tubes with Scandálios extractor solution. Electrophoresis was performed in 7% of the polyacrylamide gels in vertical vats. Bands were revealed for the following enzymes systems esterase, alcohol dehydrogenase, phosphoglucoisomerase, malate dehydrogenase, malic enzyme and alpha amylase. The enzymes expression was greater in subspecies japonica, with more intense bands in proportion to salinity increase. Results show that enzyme systems are involved in the salinity defense mechanisms in O. sativa spp. japonica cultivar.

RESUMO

O Estado do Rio Grande do Sul (RS) destaca-se como principal produtor de arroz, participando com 60% da produção nacional e 86% da regional. O sistema de irrigação da cultura é por inundação, que induz o solo à salinização, um dos maiores limitadores ambientais à produção, alterando o metabolismo da plantas expostas a este tipo de estresse. As cultivares indicas amplamente utilizadas no RS demonstram maior suscetibilidade à salinidade quando comparadas às japonicas em outros aspectos fisiológicos. O objetivo da pesquisa foi analisar a expressão de enzimas envolvidas na respiração de cultivares de arroz, indica e japonica, submetidas à salinidade. Foram utilizadas cultivares de Oryza sativa L. spp. japonica S. Kato (BRS Bojuru, IAS 12-9 Formosa e Goyakuman) e de Oryza sativa L. spp. indica S. Kato (BRS-7 Taim, BRS Querência e BRS Atalanta). As plântulas foram transferidas para bacias de 15 L, contendo solução nutritiva de Hoagland meia força acrescida de 0, 25, 50, 75 e 100 mM de NaCl. A coleta foi aos 14, 28 e 42 dias. Os tecidos vegetais foram macerados e colocados em tubos eppendorf com solução extratora de Scandálios. A eletroforese foi realizada em géis de poliacrilamida 7% em cubas eletroforéticas verticais. As bandas foram reveladas para os sistemas enzimáticos esterase, álcool desidrogenase, fosfoglico isomerase, malato desidrogenase, enzima málica e alfa amilase. A expressão das enzimas foi maior na subespécie japonica, com bandas mais intensas conforme o aumento da salinidade. Conclui-se que tais sistemas enzimáticos estejam envolvidos em mecanismos de tolerância ao estresse salino nas cultivares de O. sativa spp. japonica.