Resumo: As plantas estão constantemente expostas a perturbações ambientais que limitam seus crescimentos, e uma dessas condições é a exposição e interação com diferentes nanopartículas (NPs) que são abundantes e continuamente descartadas no meio ambiente. Até o momento, nenhum estudo foi realizado avaliando os efeitos das NPs de óxido de ferro (III) (γ-Fe2O3) no crescimento e na produção de lignina em plantas de soja, como propusemos aqui. Além disso, e para um propósito comparativo, submetemos plantas de soja ao cloreto de ferro (III) (FeCl3), a contrapartida iônica do elemento ferro. A exposição das plantas às γ-Fe2O3 NPs estimulou a atividade da peroxidase ligada à parede celular (POD) das raízes, mas inibiu a atividade da fenilalanina amônia liase (PAL), que pode ser devido ao feedback negativo decorrente do acúmulo de compostos fenólicos. Contrariamente, a POD ligada à parede celular foi inibida pelo FeCl3. Ambos os tratamentos (γ-Fe2O3 NPs e FeCl3) aumentaram o teor de lignina nas raízes e nos caules. Uma inibição significativa do crescimento dos caules foi observada após a exposição à γ-Fe2O3 NP, o que provavelmente se deve a alterações na composição de monomérica da lignina. Nesse caso, as γ-Fe2O3 NPs diminuíram o teor de monômero guaiacil (G) nas raízes, mas aumentaram nos caules. Por sua vez, FeCl3 aumentou o conteúdo de p-hidroxifenil (H) e de siringil (S) nas raízes. O alto teor de monômero G nos caules causado pelas γ-Fe2O3 NPs diminuiu a razão S:G, gerando uma lignina com maior número de ligações cruzadas, seguida pelo endurecimento da parede celular e inibição do crescimento. Opostamente, o aumento da razão S:G nas raízes das plantas submetidas ao FeCl3 está de acordo com a ausência de efeitos sobre o crescimento devido à produção de uma lignina menos condensada. Em resumo, nossos achados mostraram que ambos γ-Fe2O3 NPs e FeCl3 atuam sobre a soja por diferentes mecanismos.
Abstract: Plants are constantly exposed to environmental perturbations that limit their growth, and one of these conditions is the exposure and interaction with different nanoparticles that are plenty and continuously discarded into the environment. Hitherto, no study has been carried out evaluating the effects of iron (III) oxide (γ-Fe2O3) NPs on soybean growth and lignin production, as we have proposed herein. Furthermore, and for a comparative purpose, we have submitted soybean plants to iron (III) chloride (FeCl3), the ionic counterpart of element iron. Exposure of plants to γ-Fe2O3 NPs stimulated the activity of cell wall-bound peroxidase (POD) of roots, but inhibited the phenylalanine ammonia lyase (PAL) activity, which can be due to the negative feedback of accumulated phenolic compounds. By contrary, the cell-wall bound POD were inhibited by FeCl3. Both γ-Fe2O3 NPs and FeCl3 increased the lignin content in roots and stems. A significant growth inhibition of stems was noted after γ-Fe2O3 NPs exposure, which was due probably to changes in the lignin monomer composition. In this case, γ-Fe2O3 NPs decreased the content of guaiacyl (G) monomer in roots, but increased it in stems. In turn, FeCl3 increased the contents of p-hydroxyphenyl (H) and syringyl (S) in roots. High content of monomer G in stems caused by γ-Fe2O3 NPs decreased the S:G ratios generating a more highly cross-linked lignin followed by the stiffening of the cell wall and growth inhibition. Contrarily, increase of S:G ratio in the roots of plants submitted to FeCl3 are in agreement with the absence of effects on growth, due to production of a less condensed lignin. In brief, our findings showed that both γ-Fe2O3 NPs and FeCl3 act differently in soybean. |