Chromatographic determination of shikimate for identification of conventional soybean and glyphosate resistant soybean / Determinação cromatográfica de shikimato para identificação de soja convencional e soja resistente ao glifosato

A sensitive and reliable process was established using high-performance liquid chromatography (HPLC) to distinguish conventional varieties of glyphosate-resistant genetically modified crops via shikimate detection in soybean (Glycine max L. Merril) seeds. Glyphosate has a well-defined mechanism of action. It is the only herbicide that specifically inhibits 5-enolpiruvilshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS E.C. 2.5.1.19), which catalyzes the condensation of shikimate with phosphoenolpyruvate. This study is based on the concept that shikimate significantly accumulates in soybean plant tissues after EPSPS inhibition by glyphosate. In plants not subjected to glyphosate, shikimate is not easily detected because it quickly metabolizes into shikimate 3-phosphate and subsequently into 5-enolpiruvilshikimate 3-phosphate through the action of EPSPS. Conversely, in non-genetically modified plants subjected to glyphosate, shikimate metabolism is impaired, resulting in its accumulation. This metabolite can be detected in extremely low quantities (in the microgram range), through HPLC. In this study, six different contrasts were analyzed, each being formed by a transgenic cultivation and its parental strain, subject or not subject to the treatment of soaking with a 0.6% glyphosate solution. Chromatographic analyses indicated shikimate accumulation only in conventional cultivars with seeds previously soaked in a 0.6% glyphosate solution. Thus, this shikimate detection method can be used as a rapid and accurate means to distinguish soybeans with glyphosate-resistant qualities.

Este estudo estabelece um processo, sensível e confiável, com aplicação de cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) para distinguir variedades de soja convencionais de geneticamente modificadas, resistentes ao glifosato, por detecção de chiquimato nas sementes. O mecanismo de ação doglifosato é bem definido. É o único herbicida que inibe especificamente a enzima 5-enolpiruvilchiquimato-3-fosfato sintase (EPSPS, E.C. 2.5.1.19), que catalisa a condensação do chiquimato com fosfoenolpiruvato. O trabalho está baseado na concepção do chiquimato se acumular significativamente nos tecidos vegetais de soja convencional, após a inibição da EPSP sintase pelo glifosato. Em plantas não submetidas ao glifosato, o chiquimato não é facilmente detectado, pois rapidamente é metabolizado a chiquimato 3-fosfato e, a seguir, em 5-enolpiruvilchiquimato 3-fosfato, pela ação da EPSPS. Por outro lado, em plantas não geneticamente modificadas submetidas ao glifosato, a metabolização do chiquimato é prejudicada, resultando em seu acúmulo. Este metabólito pode ser detectado em quantidades extremamente baixas (na faixa de µg), por HPLC. Neste trabalho foram analisados seis contrastes diferentes, sendo cada contraste formado por uma cultivar transgênica e sua respectiva cultivar parental convencional, submetidas ou não a embebição com solução de glifosato 0,6%. As análises cromatográficas indicaram o acúmulo de chiquimato apenas em cultivares convencionais, nas quais as sementes foram previamente embebidas em solução de glifosato 0,6%. Os resultados demonstraram que adetecção de chiquimato pode ser utilizada como um método rápido e preciso na diferenciação de soja resistente ao glifosato de soja convencional.

Root growth and lignification of glyphosate susceptible and resistant soybean at low temperatures / Crescimento e lignificação de raízes de soja convencional e resistente ao glifosato, em baixa temperatura

Low temperature stress affects plant growth, including primary and secondary metabolism. Glyphosateresistant soybean contains a modified DNA, which encodes a different type of secondary metabolism enzyme related to lignin synthesis compared to conventional glyphosate-susceptible cultivars. Thus, this soybean cultivar might respond differently to low temperatures, compared to glyphosate-susceptible cultivars. This work aimed to investigate how decreasing temperatures influence the growth and lignin content of the glyphosate-resistant soybean compared to its susceptible parental cultivars. Three-day-old seedlings were cultivated in nutrient solution at 10, 15, 20, and 25°C (±2°C), using a 12-h photoperiod. After 96 h, taproot growth, fresh and dry biomass, and lignin levels were determined. The results indicate that lower temperatures decreased seedling and root growth in both types of cultivars; however, glyphosate-resistant soybean exhibited greater root length, biomass, and lignin content compared to the glyphosate-susceptible parental cultivar.(AU)

O estresse causado pela baixa temperatura, dentre outras implicações, afeta o crescimento do vegetal assim como o seu metabolismo secundário. Pelo fato da soja RR apresentar variante enzimática de uma das principais vias do metabolismo secundário, ligada à síntese de lignina, pode apresentar comportamento diferenciado, sob baixa temperatura, se comparada com sua linhagem parental. O objetivo deste trabalho foi investigar possíveis diferenças no crescimento e nos conteúdos de lignina nas raízes de soja cultivar transgênica resistente ao glifosato e cultivar parental em resposta a redução de temperatura. Após três dias de germinação das sementes, as plântulas foram mantidas em solução nutritiva, a 10, 15, 20 e 25°C (±2°C), com fotoperíodo de 12 horas. Após 96 horas, foi avaliado o comprimento relativo da raiz primária, biomassa fresca e seca das raízes e os teores de lignina. Os resultados mostram que a baixa temperatura promoveu redução no crescimento das plântulas e raízes. Dentre as cultivares em estudo, a soja transgênica apresentou maior comprimento relativo, biomassas e teores de lignina.(AU)

Root growth and lignification of glyphosate susceptible and resistant soybean at low temperatures / Crescimento e lignificação de raízes de soja convencional e resistente ao glifosato, em baixa temperatura

Low temperature stress affects plant growth, including primary and secondary metabolism. Glyphosateresistant soybean contains a modified DNA, which encodes a different type of secondary metabolism enzyme related to lignin synthesis compared to conventional glyphosate-susceptible cultivars. Thus, this soybean cultivar might respond differently to low temperatures, compared to glyphosate-susceptible cultivars. This work aimed to investigate how decreasing temperatures influence the growth and lignin content of the glyphosate-resistant soybean compared to its susceptible parental cultivars. Three-day-old seedlings were cultivated in nutrient solution at 10, 15, 20, and 25°C (±2°C), using a 12-h photoperiod. After 96 h, taproot growth, fresh and dry biomass, and lignin levels were determined. The results indicate that lower temperatures decreased seedling and root growth in both types of cultivars; however, glyphosate-resistant soybean exhibited greater root length, biomass, and lignin content compared to the glyphosate-susceptible parental cultivar.

O estresse causado pela baixa temperatura, dentre outras implicações, afeta o crescimento do vegetal assim como o seu metabolismo secundário. Pelo fato da soja RR apresentar variante enzimática de uma das principais vias do metabolismo secundário, ligada à síntese de lignina, pode apresentar comportamento diferenciado, sob baixa temperatura, se comparada com sua linhagem parental. O objetivo deste trabalho foi investigar possíveis diferenças no crescimento e nos conteúdos de lignina nas raízes de soja cultivar transgênica resistente ao glifosato e cultivar parental em resposta a redução de temperatura. Após três dias de germinação das sementes, as plântulas foram mantidas em solução nutritiva, a 10, 15, 20 e 25°C (±2°C), com fotoperíodo de 12 horas. Após 96 horas, foi avaliado o comprimento relativo da raiz primária, biomassa fresca e seca das raízes e os teores de lignina. Os resultados mostram que a baixa temperatura promoveu redução no crescimento das plântulas e raízes. Dentre as cultivares em estudo, a soja transgênica apresentou maior comprimento relativo, biomassas e teores de lignina.