UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Centro de Energia Nuclear na Agricultura
Laboratório de Nutrição Mineral de Plantas
Laboratório de Fertilidade do Solo
54Mn
e 52Mn em estudos de NMP
Pós-doutorando: José Lavres Jr.
Supervisor: Prof. Dr. Takashi Muraoka
Prof. Dr. Eurípedes Malavolta (In memoriam)
PIRACICABA
Estado de São Paulo – Brasil
27 de novembro 2009
54Mn
e 52Mn em estudos de NMP
1 INTRODUÇÃO
 Características Físicas e Químicas do Mn
 Histórico do uso de isótopos em NMP
 Hipóteses de pesquisas
2 ABORDAGEM METODOLÓGICA e CRITÉRIOS
3 ESTUDOS COM Mn INERTE x 54Mn ou 52Mn
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
1 INTRODUÇÃO
Características Físicas e Químicas do Mn
 Peso atômico 54,938 u.m.a.
 Possui 1 isótopo estável 55Mn e 18 nuclídeos instáveis (radioativos).
 53Mn meia vida de 3,7 milhões de anos → decai para 53Cr.
 54Mn meia vida de 312 anos → decai para 54Fe / 54Cr.
52Mn meia vida de 5,6 dias (núcleo instável por excesso de prótons –
β+) → decai para 52Cr.
Q P  n  
1 
1
1
0

 Demais nuclídeos Mn meia vida de 3 horas ou menos.
 Radiomanganês
Solo.
54Mn
– largamente utilizado em estudos de NMP e Fert.
Histórico do uso de isótopos em NMP
 1º Experimento fisiológico de NMP – movimento do 42K+ no xilema
(e floema). Stout & Hoagland (1939).
Retirado de Epstein & Bloom (2005)
Histórico do uso de isótopos em NMP (contin...)
 Experimento de Cinética de Absorção em raízes destacadas – potássio
radioativo (42K+ e 86Rb) → Epstein & Hagen (1952).
- experimento que 1º descreveu a absorção como resultado de um
processo enzimático – enzima-substrato.
Retirado de Epstein & Bloom (2005)
Histórico do uso de isótopos em NMP (contin...)
(1957)
5 mg/L Mn 30 mg/L Si
5 mg/L Mn ausência de Si
Histórico do uso de isótopos em NMP (contin...)
•1º Experimento no Brasil - absorção de 65Zn por orquídeas.
54Mn
e 52Mn em estudos de NMP
Aspectos relacionados com a nutrição em
Mn
• Diferenças genotípicas na aquisição;
• Distribuição (partição) do Mn no tecido;
• Localização celular;
• Taxa de “caminhamento” no xilema (52Mn).
Hipóteses das pesquisas
- Deficiência de Mn: à menor eficiência
de absorção; ao menor transporte à longa
distância, ou ambos os fatores.
- Tolerância a toxidez de Mn: maior
compartimentalização
nas
raízes;
›
transporte;
localização
na
parede
celular/vacúolo
2. ABORDAGEM METODOLÓGICA e CRITÉRIOS
* Critérios para uso de isótopos:
 Tipo de experimento e objetivos do estudo.
 Características do nuclídeo:
i) Se é estável ou radioativo
ii) Se radioativo: tipo de
desintegração; meia-vida física
e energia.
2. ABORDAGEM METODOLÓGICA e CRITÉRIOS
 Adequação da área de trabalho (licenciamento)
-Atendimento das Normas atuais do CNEN
(Diretrizes Básicas de Proteção Radiológica
CNEN – NN 3.01)
 Aspectos éticos
- Agência Financiadora:
- Parecer – comitê de ética ambiental
– registro
rejeitos
3. ESTUDOS COM Mn INERTE x 54Mn ou 52Mn
Fig. – Absorção de Mn por raízes destacadas transferidas para solução
nutritiva.
Munns et al. (1963)
3. ESTUDOS COM Mn INERTE x Mn - 54
Fig. – Absorção de Mn seguida à adição de Mn-54 na solução nutritiva.
Círculos vazios correspondem ao Mn determinado quimicamente. Círculos
fechados correspondem à contagem do Mn-54.
Munns et al. (1963)
3. ESTUDOS COM Mn INERTE x Mn - 54
Fig. – Plantas transferidas para solução “não-radioativa” após crescimento em
solução contendo 54Mn. Parte (a), plantas transferidas para solução
sem Mn e (b) com suprimento de Mn estável.
Munns et al. (1963)
3. ESTUDOS COM Mn INERTE x Mn - 54
Fig. – Plantas transferidas para solução “não-radioativa” após crescimento
em solução contendo 54Mn. Parte (a), plantas transferidas para
solução sem Mn e (b) com suprimento de Mn estável.
Munns et al. (1963)
3. ESTUDOS COM Mn INERTE x Mn - 54
Fig. – Autoradiografia. Conteúdo e distribuição de 54Mn em folhas primárias
de “cowpea”. Tvu 91 = Mn sensível; Tvu 1987 = Mn tolerante
Horst (1983)
3. ESTUDOS COM Mn INERTE x Mn - 54
3. ESTUDOS COM Mn INERTE x Mn - 52
 Primeiro trabalho utilizando a técnica - imagem do pósitron (β+)
emitido.
•
•
•
•
Demonstraram que: (1) plantas deficientes > transporte de Mn-52, da
R para a PA, em relação àquelas bem supridas.
Por outro lado, a redistribuição do 52Mn da PA para as R foi
interrompido → excesso.
Nas plantas mantidas no escuro houve redistribuição para as folhas
novas e que o movimento independe da taxa transpiratória.
52Mn aplicado na folha moveu-se para região do “colo” em 27 min, do
“colo” para as raízes e, por fim, das R para FN.
3. ESTUDOS COM Mn INERTE x Mn - 52
Tsukamoto et al. (2006)
3. ESTUDOS COM Mn INERTE x Mn - 54
YSta Rosa = 1,8001 e
(-0,0145X)
YIAC-15 = 1,8564 e
(-0,0289X)
YIAC-31 = 1,9541 e
(-0,0480X)
2
(R = 0,93**)
2
(R = 0,97**)
2
(R = 0,98**)
-1
Concentração de Mn (mol L )
2
Taxa de crescimento radicular absoluto (mm/dia)
1
12
Sta Rosa
IAC-15
10
IAC-31
8
6
4
2
0
2
4
6
8
10
Dias
0
-10
0
10
20
30
40
50
Lavres Jr. (2007)
Tempo absorção (h)
Figura - Curvas de depleção de Mn pelos cultivares Santa Rosa, IAC-15 e IAC-Foscarin 31, em função dos
tempos de exposição das plantas a uma solução de cultivo contendo Mn na concentração de 2,0
μmol L-1; e taxa de crescimento absoluto de raízes (mm/dia), em função do tempo de cultivo.
3. ESTUDOS COM Mn INERTE x Mn - 54
2
Y Sta Rosa = 0,4538 X (R = 0,98*)
0,4612+ X
2
0,7
Y IAC-15 = 0,5336 X (R = 0,96**)
0,4662+X
Tabela – parâmetros cinéticos.
Cult.
Cmim
μmolL-1
Km
μmolL-1
Vmax
μmol g-1 h-1
Sta Rosa
0,98
1,02
0,42
IAC-15
0,55
0,87
0,50
IAC-31
0,25
0,45
0,67
-1
-1
Mn (mol g h )
0,6
0,5
0,4
2
0,3
Y IAC-31 = 0,6577 X (R = 0,82**)
0,2978+X
0,2
0
2
4
6
8
10
-1
Doses de Manganês (mol L )
Figura - Influxos estimados de Mn nos cultivares Santa Rosa, IAC-15 e IAC-Foscarin 31, em função das
doses de Mn na solução nutritiva.
Lavres Jr. (2007)
3. ESTUDOS COM Mn INERTE x Mn - 54
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
 Qual a prioridade do estudo?
 Levar em consideração o tempo de
execução – exeqüível;
 Há possibilidade do estudo, porém, com a
utilização de um nuclídeo estável?
 Integridade física X proteção radiológica
X ambiente.
“A radiação não deve ser
temida, mas sim, respeitada!”
(E. Malavolta)
Obrigado !
E-mail: jlavres@cena.usp.br
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Efeito Varietal na Aquisição do Manganês pela Soja