RESUMO

Aluminium (Al) toxicity in acid soils is a major abiotic stress that can limit plant production worldwide. Al toxicity directly inhibits root development and exacerbates oxidative stress in the plant. Sugarcane is mostly cultivated in tropical regions and is often exposed to phytotoxic concentrations of soil Al. In this study, our objectives were to evaluate nine sugarcane cultivars on their tolerance to Al in a hydroponic system, investigating the effects of 143µM {Al3+} on root growth and on activity of the antioxidant enzymes ascorbate peroxidase (APX), catalase (CAT) and superoxide dismutase (SOD). The screening method proposed was suitable for a rapid, reliable and reproducible procedure of the sugarcane cultivars. Exposure to Al for three days altered root growth and activity of enzymes of the nine sugarcane cultivars. However, the magnitude of the alterations varied significantly among cultivars. The cultivar RB928064 was classified as Al-tolerant and the cultivar RB835486 as Al-sensitive. Increases in enzyme activity after Al exposure varied from 4 to 46%, with average increases of 19% in APX, 20% in CAT, and 8% in SOD. The variations induced by Al in enzyme activity, however, did not correlate significantly with those variations induced by Al in the root growth.

A toxidez por alumínio (Al) em solos ácidos é um dos principais estresses abióticos que podem limitara produção vegetal pelo mundo todo. A toxidez por Al inibe diretamente o desenvolvimento radicular e aumenta a produção de espécies reativas de oxigênio na planta. A cana-de-açúcar é mais cultivada em regiões tropicais e frequentemente está exposta a concentrações fitotóxicas de Al no solo. Neste estudo, nossos objetivos foram avaliar a tolerância ao Al de nove cultivares de cana-de-açúcar em um sistema hidropônico e investigar os efeitos de 143µM {Al3+} sobre o crescimento radicular e a atividade das enzimas antioxidantes ascorbato peroxidase (APX), catalase (CAT) e superóxido dismutase (SOD). O método de triagem proposto foi adequado para a avaliação de tolerância ao Al de forma rápida, confiável e reprodutível. A exposição ao Al por três dias alterou o crescimento radicular e a atividade das enzimas nas nove cultivares de cana-de-açúcar. Entretanto, a magnitude das alterações variou significativamente entre as cultivares. A cultivar RB928064 foi classificada como tolerante e a cultivar RB835486 como sensível ao Al. Os incrementos de atividade enzimática após exposição ao Al variaram entre 4 e 46%,com incrementos médios de 19% para APX, 20% para CAT, e 8% para SOD. As variações induzidas pelo Al sobre a atividade enzimática, entretanto, não apresentaram correlações significativas com aquelas induzidas pelo Al sobre o crescimento radicular.

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RESUMO

Aluminium (Al) toxicity in acid soils is a major abiotic stress that can limit plant production worldwide. Al toxicity directly inhibits root development and exacerbates oxidative stress in the plant. Sugarcane is mostly cultivated in tropical regions and is often exposed to phytotoxic concentrations of soil Al. In this study, our objectives were to evaluate nine sugarcane cultivars on their tolerance to Al in a hydroponic system, investigating the effects of 143µM {Al3+} on root growth and on activity of the antioxidant enzymes ascorbate peroxidase (APX), catalase (CAT) and superoxide dismutase (SOD). The screening method proposed was suitable for a rapid, reliable and reproducible procedure of the sugarcane cultivars. Exposure to Al for three days altered root growth and activity of enzymes of the nine sugarcane cultivars. However, the magnitude of the alterations varied significantly among cultivars. The cultivar RB928064 was classified as Al-tolerant and the cultivar RB835486 as Al-sensitive. Increases in enzyme activity after Al exposure varied from 4 to 46%, with average increases of 19% in APX, 20% in CAT, and 8% in SOD. The variations induced by Al in enzyme activity, however, did not correlate significantly with those variations induced by Al in the root growth.(AU)

A toxidez por alumínio (Al) em solos ácidos é um dos principais estresses abióticos que podem limitara produção vegetal pelo mundo todo. A toxidez por Al inibe diretamente o desenvolvimento radicular e aumenta a produção de espécies reativas de oxigênio na planta. A cana-de-açúcar é mais cultivada em regiões tropicais e frequentemente está exposta a concentrações fitotóxicas de Al no solo. Neste estudo, nossos objetivos foram avaliar a tolerância ao Al de nove cultivares de cana-de-açúcar em um sistema hidropônico e investigar os efeitos de 143µM {Al3+} sobre o crescimento radicular e a atividade das enzimas antioxidantes ascorbato peroxidase (APX), catalase (CAT) e superóxido dismutase (SOD). O método de triagem proposto foi adequado para a avaliação de tolerância ao Al de forma rápida, confiável e reprodutível. A exposição ao Al por três dias alterou o crescimento radicular e a atividade das enzimas nas nove cultivares de cana-de-açúcar. Entretanto, a magnitude das alterações variou significativamente entre as cultivares. A cultivar RB928064 foi classificada como tolerante e a cultivar RB835486 como sensível ao Al. Os incrementos de atividade enzimática após exposição ao Al variaram entre 4 e 46%,com incrementos médios de 19% para APX, 20% para CAT, e 8% para SOD. As variações induzidas pelo Al sobre a atividade enzimática, entretanto, não apresentaram correlações significativas com aquelas induzidas pelo Al sobre o crescimento radicular.(AU)

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Resumen Debido a la importancia de desarrollar metodologías que permitan el análisis de los residuos agrícolas, el presente trabajo validó un método cualitativo rápido (screening) para el análisis de residuos de plaguicidas en frutas y hortalizas. La metodología se basó en el método de extracción QuEChERS, versión europea, con un paso adicional de limpieza por cromatografía de permeación por gel (GPC), lo cual permitió reducir la cantidad de componentes de la matriz en el extracto final. El análisis fue realizado por cromatografía de gases/espectrometría de masas con un analizador cuadrupolo simple. La metodología resultó adecuada para el análisis cualitativo de 31 plaguicidas a su respectivo límite máximo de residuos. Los resultados en muestras reales fueron consistentes respecto a una metodología cuantitativa de rutina, por ende, la metodología resultó ser una buena alternativa para el análisis rápido de estos contaminantes.

Abstract Because of the importance of developing methodologies that allow agricultural residues analysis, a rapid screening qualitative method for the determination of pesticides residues in fruits and vegetables was validated. The methodology was based on the European QuEChERS extraction method with an additional cleaning step by gel permeation chromatography (GPC), which helped to reduce the number of matrix components in the final extract. The analysis was carried out by gas chromatography coupled to mass spectrometry with a single quadrupole analyzer. The methodology was appropriate for the qualitative analysis of 31 pesticides at their respective maximum residue limits. Consistent results were obtained with respect to a quantitative routine methodology in the analysis of real samples, hence the methodology was proven to be a good alternative for the fast analysis of these contaminants in fruits and vegetables.

Resumo Devido à importância de desenvolver metodologias que permitam analisar os resíduos agrícolas, o presente trabalho validou de um método qualitativo rápido (screening) para a análise de resíduos de pesticidas nas frutas e vegetais. A metodologia foi baseada no método de extração QuEChERS versão Europeia com um passo adicional de limpeza por meio de cromatografia de permeação em gel (GPC), o que permitiu reduzir a quantidade de componentes de matriz no extrato final. A análise foi realizada por cromatografia gasosa/espectrometria de massa com um analisador de quadrupolo simples. A metodologia foi adequada para a análise qualitativa de 31 pesticidas aos seus respectivos limites máximos de resíduos. Os resultados obtidos em amostras reais foram consistentes com uma metodologia quantitativa de rotina, portanto, a metodologia estudada tem demonstrado ser uma boa alternativa para a análise rápida destes contaminantes em frutas e vegetais.