8
Hoehnea 33( I): 99-105, 4 tab., I fig., 2006 parcial dos ao longo do desenvolvimento foliar em Brachiaria decumbens Stapf. Ana Maria da Silva I, Marcos Pereira Marinho Aidar l e Marcos Silveira Buckeridge 2 ,3 Recebido: 23.05.2005; aceito: 10.01.2006 ABSTRACT - (Partial characterisation of during leafdevelopment in Brachiaria decumbens Stapf.). Brachiaria decumbens (signalgrass) is a forage grass species introduced in Brazil from Africa. In this work, we observed quantitative and qualitative changes in from leaves of Brachiaria decumbens during leaf development. The analysis of oligosaccharides obtained by exhaustive hydrolysis of with Bacillus subtilis followed by analysis by High Performance Anion Exchange Chromatography with Pulsed Amperometric Detection revealed that leaves longer than 10 cm, showed structural changes. This observation indicates that there is a relative increase of I (characteristic of calose) in relation to linkages (characteristic of cellulose). These structural changes are compatible with the production of a polymer that is less interactive with hemicelluloses (in this case glucuronoarabinoxylans) what leads to a more water soluble and less rigid wall. This is probably associated with the period of cell expansion and growth in highly differentiated tissues. We also emphasize that the presence of in all developmental stages suggests the possibility of use of as a biotechnological product from B. decumbens. Key words: arabinoxylan, cell wall, leafdevelopment RESUMO - (Caracterizac;:ao parcial de ao longo do desenvolvimento foliar em Brachiaria decumbens Stapf.). Brachiaria decumbens e uma graminea forrageira de origem africana que e cornumente encontrada em pastagens no Brasil. Neste trabalho, foram observadas modificac;:5es quantitativas e qualitativas nos desta planta ao longo do desenvolvimento foliar. A partir das analises dos oligossacarideos de por cromatografia de troca anionica de alto desempenho com detecc;:ao por pulso amperometrico, verificou-se alterac;:ao estrutural nos em folhas maiores de 10 cm. Tal observac;:ao indica que ha urn aumento relativo de ligac;:5es do tipo (caracteristica da calose) em relac;:ao as ligac;:5es do tipo (caracteristica da celulose). A alterac;:ao observada e compativel com urn polimero menos interativo com as hemiceluloses (neste caso os glucuronoarabinoxilanos) e conseqiientemente com uma parede celular mais soluvel em agua e menos rigida. Estas alterac;:5es estruturais parecem estar associadas ao periodo de alongamento celular. Neste trabalho salienta-se tambem que a presenc;:a de nas folhas em todos os estadios de desenvolvimento sugere a possibilidade de uso da braquiaria para produc;:ao de polissacarideos de interesse biotecnol6gico. Palavras-chave: arabinoxilanos, expansao foliar, parede celular Vma caracteristica adquirida ao tonga do processo evolutivo pelas gramineas e outras Poales [oi 0 aparecimento dos (1 I ou p-glucanos na estrutura da parede celular (Carp ita 1996). Os p-glucanos sao polimeros lineares [ormados por unidades de glucose unidas entre si por liga90es e em propor90es definidas. Em nenhum outro grupo taxonomico de plantas esse polissacarideo foi isolado. Entretanto, urn polissacarideo similar foi isolado do fungo liquenizado Cetraria islandica (Wood et al.1994). A estrutura fina dos p-glucanos de gramineas [oi definida a partir da a9aO da enzima endoglucanase (liquenase) de Bacillus subtilis (Woordward et al. 1983), que hidrolisa apenas as liga90es precedidas de uma liga9ao (Parrish et al. 1960), produzindo blocos constitutivos caracteristicos (tri e tetrassacarideos), em que cerca de 70% dos oligossacarideos sao trissacarideos que apresentam estrutura molecular Glc(1 e os 30% restantes constituem tetrassacarideos com estrutura A razao molar entre tri e tetrassacarideo pode variar entre 2e3 dependendo da especie de graminea, sendo que em Cetraria islandica 86% sao apenas trissacarideos e I. Instituto de Botfmica, de Fisiologia e Bioquimica, Caixa Postal 4005, 0 I 061-970 Sao Paulo, SP, Brasil 2. Univesidade de Sao Paulo, Instituto de Biociencias, Departamento de Botanica, Caixa Postal) 1461,05422-970 Sao Paulo, SP, Brasil 3. Autor para correspondencia: [email protected]

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Hoehnea 33( I): 99-105, 4 tab., I fig., 2006

Caracteriza~ao parcial dos ~-glucanos ao longo do desenvolvimento foliarem Brachiaria decumbens Stapf.

Ana Maria da Silva I, Marcos Pereira Marinho Aidar l e Marcos Silveira Buckeridge2,3

Recebido: 23.05.2005; aceito: 10.01.2006

ABSTRACT - (Partial characterisation of ~-glucansduring leafdevelopment in Brachiaria decumbens Stapf.). Brachiariadecumbens (signalgrass) is a forage grass species introduced in Brazil from Africa. In this work, we observed quantitativeand qualitative changes in ~-glucans from leaves of Brachiaria decumbens during leaf development. The analysis ofoligosaccharides obtained by exhaustive hydrolysis of ~-glucan with Bacillus subtilis endo-~-glucanase followed byanalysis by High Performance Anion Exchange Chromatography with Pulsed Amperometric Detection revealed that leaveslonger than 10 cm, showed structural changes. This observation indicates that there is a relative increase of ~-( I~3)(characteristic ofcalose) in relation to ~-(1 ~4) linkages (characteristic ofcellulose). These structural changes are compatiblewith the production of a polymer that is less interactive with hemicelluloses (in this case glucuronoarabinoxylans) whatleads to a more water soluble and less rigid wall. This is probably associated with the period ofcell expansion and growthin highly differentiated tissues. We also emphasize that the presence of ~-glucans in all developmental stages suggests thepossibility of use of ~-glucan as a biotechnological product from B. decumbens.Key words: arabinoxylan, ~-glucans, cell wall, leafdevelopment

RESUMO - (Caracterizac;:ao parcial de ~-glucanos ao longo do desenvolvimento foliar em Brachiaria decumbens Stapf.).Brachiaria decumbens e uma graminea forrageira de origem africana que e cornumente encontrada em pastagens no Brasil.Neste trabalho, foram observadas modificac;:5es quantitativas e qualitativas nos ~-glucanos desta planta ao longo dodesenvolvimento foliar. A partir das analises dos oligossacarideos de ~-glucanos por cromatografia de troca anionica dealto desempenho com detecc;:ao por pulso amperometrico, verificou-se alterac;:ao estrutural nos ~-glucanos em folhas maioresde 10 cm. Tal observac;:ao indica que ha urn aumento relativo de ligac;:5es do tipo ~-(I ~3) (caracteristica da calose) em relac;:aoas ligac;:5es do tipo ~-(1~4) (caracteristica da celulose). A alterac;:ao observada e compativel com urn polimero menosinterativo com as hemiceluloses (neste caso os glucuronoarabinoxilanos) e conseqiientemente com uma parede celular maissoluvel em agua e menos rigida. Estas alterac;:5es estruturais parecem estar associadas ao periodo de alongamento celular.Neste trabalho salienta-se tambem que a presenc;:a de ~-glucanos nas folhas em todos os estadios de desenvolvimentosugere a possibilidade de uso da braquiaria para produc;:ao de polissacarideos de interesse biotecnol6gico.Palavras-chave: arabinoxilanos, ~-glucanos, expansao foliar, parede celular

Introdu~ao

Vma caracteristica adquirida ao tonga do processoevolutivo pelas gramineas e outras Poales [oi 0

aparecimento dos (1 ~3),( I~4)-p-glucanos oup-glucanos na estrutura da parede celular (Carpita

1996).Os p-glucanos sao polimeros lineares [ormados

por unidades de glucose unidas entre si por liga90esP-(1~3) e P-(l~4) em propor90es definidas. Emnenhum outro grupo taxonomico de plantas essepolissacarideo foi isolado. Entretanto, urnpolissacarideo similar foi isolado do fungo liquenizadoCetraria islandica (Wood et al.1994).

A estrutura fina dos p-glucanos de gramineas [oi

definida a partir da a9aO da enzima endoglucanase(liquenase) de Bacillus subtilis (Woordward et al.1983), que hidrolisa apenas as liga90es P-(1~4)

precedidas de uma liga9ao P-(l~3) (Parrish et al.1960), produzindo blocos constitutivos caracteristicos(tri e tetrassacarideos), em que cerca de 70% dos

oligossacarideos sao trissacarideos que apresentamestrutura molecular Glc(1 ~4)Glc(l~3)Glc e os 30%restantes constituem tetrassacarideos com estruturaGlc(l~4)Glc(l~4)Glc(I~3)Glc.A razao molarentre tri e tetrassacarideo pode variar entre 2 e 3dependendo da especie de graminea, sendo que emCetraria islandica 86% sao apenas trissacarideos e

I. Instituto de Botfmica, Se~ao de Fisiologia e Bioquimica, Caixa Postal 4005, 0 I061-970 Sao Paulo, SP, Brasil2. Univesidade de Sao Paulo, Instituto de Biociencias, Departamento de Botanica, Caixa Postal) 1461,05422-970 Sao Paulo, SP, Brasil3. Autor para correspondencia: [email protected]

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J

h

100 Hoehnea 33{ I), 2006

a razao entre ligayoes dos tipos (1-+4) e (1-+3) naoultrapassa 1: 1 (Wood et al. 1994). Esta proporyao naofoi obtida em nenhum estudo com especies de Poalesate 0 momento. A razao molar e considerada umacaracteristica que se alterou muito pouco durante aevoluyao, como sugerido por Buckeridge et al. (200 I).Esses autores propuseram que esta seria umacaracteristica conservada evolutivamente devido aimportfmcia da funyao biol6gica do polissacarideo noalongamento celular durante 0 crescimento(Buckeridge et al. 1999,2004).

Como a maioria dos polissacarideos de paredecelular, os p-glucanos sao sintetizados no Complexode Golgi. Acredita-se que 0 modelo de biossinteseesteja associado a enzima sacarose sintase (SS) queefetua a hidr61ise de sacarose produzindo frutose livree UDP-glucose, esta ultima utilizada como substratopara a sintese de glucanos de parede celular(Buckeridge et al. 1999,2001).

Os p-glucanos sao abundantes em paredescelulares de celulas endospermicas de sementes degramineas e podem compor ate 70% desses tecidos(Fincher & Stone 1986). Em plantulas de milho, aquantidade de p-glucanos aumenta durante aexpansao dos cotilectones e das folhas (Carpita 1984)e decresce apenas quando 0 crescimento cessa(Carpita & Kanabus 1988). Acredita-se que em celulasmeristematicas esses polissacarideos sejam raros, masem paredes de celulas em alongamento aparecem emgrandes quantidades, coincidindo com a razao maximade alongamento (Kim et al. 2000).

A compreensao de aspectos da biossintese edegradayao dos p-glucanos durante 0 crescimento edesenvolvimento de plantas, bern como de suasvariayoes conforme 0 estagio fisiol6gico, podem serde grande valia em aplicayoes biotecnol6gicas. Nestesentido, os p-glucanos tern gerado interesse economicodevido as respostas fisiol6gicas que produzem comofibra dietetica, pois aumentam a sensibilidade a insulina(Yokohama et al. 1997) e tolerancia a glucose,provocando alterayoes hormonais que potencialmentepodem contribuir com urn efeito hipocolesterolemico,reduzindo a sintese do colesterol (Anderson & Chen1986). Existem tambem evidencias de que osp-glucanos agem como protetores contra 0desenvolvimento de cancer de c610n (Anderson &Chen 1986\ Mcdonald et al. 1992). Recentemente,De Paula e} al. (2005) demonstraram que a injeyaointraperitoneal de p-glucanos juntamente comarabinoxilano da graminea africana Rynchelytrumrepens provocou uma diminuiyao duradoura (24 h) nos

niveis de glucose sanguinea em ratos.Outro aspecto biotecnol6gico associado aos

p-glucanos esta relacionado a industria de cerveja.Durante a fabricayao, a hidr61ise incompleta dosp-glucanos prejudica 0 processo de filtrayao doproduto, tomando-o escuro e afetando sua qualidade(Francisco & Sa 2001). Grandes esforyos tern sidorealizados para tentar diminuir este problema, atravesde melhoramento genetico visando a obtenyao denovas variedades de cevada com teores reduzidos dep-glucanos, como, por exemplo, as variedades IBON­1069 e MN684 que apresentaram somente 2% de p­glucanos (A.M. Silva, A. Francisco & M.S.Buckeridge, resultados nao publicados).

Muitas especies de gramineas, especialmenteaquelas originarias da Africa, como por exemploBrachiaria decumbens Stapf, tern sido consideradasinvasoras em ambientes naturais da America, devidoa sua alta eficiencia em competir com especies nativas ;t­

(Mantovani & Martins 1983). Na regiao do CerradoBrasileiro estima-se que 85 milhOes de ha5sejamocupados com pastagens, dos quais cerca de 50milhoes sao cultivados com gramineas do generoBrachiaria (Bonfim et al. 2003) .

A estrutura e 0 metabolismo dos p-glucanos emtecidos vegetativos de gramineas sao poucoconhecidos, uma vez que 0 enfoque principal nostrabalhos tern sido sempre voltado para os p-glucanosde cereais, devido a sua grande importanciaeconomica. Recentemente, Trethewey & Harris(2002) quantificaram os p-glucanos em diferentestecidos de cevada (Hordeum vulgare), entretanto naoforam abordadas possiveis diferenyas na estrutura dopolimero ao longo do crescimento.

o objetivo do presente trabalho foi estudar asmodificayoes qualitativas e quantitativas nosp-glucanos ao longo do desenvolvimento foliar emBrachiaria decumbens. Com estes dados discutimosas possiveis interayoes intermoleculares entre osp-glucanos e GAXs (glucuronoarabinoxilanos). Estaabordagem e de grande relevancia pelo potencialefeito hipoglicemiante destes polissacarideos, sendoinclusive uma altemativa potencial de uso para estaespecie, que em muitos casos e considerada umainvasora, em aplicayoes biotecnol6gicas. Alem disso,o conhecimento mais aprofundado sobre a importanciadestes compostos na composiyao e crescimento deB. decumbens, pode ser futuramente utilizado comomodelo de estudo a ser desenvolvido em especiesnativas brasileiras.

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A.M. Silva, M.P.M. Aidar & M.S. Buckeridge: [3-glucanos em Brachiaria decumbens 101

Material e metodos

Touceiras de Brachiaria decumbens foramcoletadas na Estayao Experimental da FazendaCampininha em Moji-Guayu, e transplantadas para ascanteiros experimentais de cultivo de plantas da Seyaode Fisiologia e Bioquimica do Instituto de Botanica deSao Paulo.

Apos um mes de adaptayao no canteiro foi feitoum corte da parte aerea utilizando um quadrado delOx 10 cm com base de 5 cm. 0 material coletadoem setembro foi separado em tres classes de acordocom 0 tamanho das folhas: < 20 cm; entre 20 e 30 cme> 30 cm. 0 material coletado em maio foi separadoem duas classes: < 10 cm e entre 10 e 20 cm. Todo 0

material foi pesado e seco em estufa a 60°C ate pesoconstante por cinco dias. 0 material foi moido emmoinho de bola (Tecnal Uda.).

Para a remoyao de ayucares soluveis, 10 mg dematerial seco foram submetidos a seis extrayoesseqiienciais de 20 min cada, com 1,5 mL de etanol80% a 80°C. 0 material foi centrifugado a 13.000 g eo sobrenadante descartado. Apos a remoyao dosayucares soluveis 0 material foi seco em estufa a 60°Cpor 24 horas e em seguida foi lavado tres vezes comtampao Tris-HCII00 mM pH 7,4, e seco novamente.

Ao precipitado da remoyao de ayucares soluveisforam adicionados 20 mL de clorito de sodio 490 mMem acido acetico, mantidos em banho-maria a 65°Cpor uma hora. Apos a extrayao de lignina 0 materialfoi centrifugado, 0 precipitado lavado 10 vezes comagua destilada e centrifugado. 0 sobrenadante foidescartado e 0 precipitado seco em estufa por 24 horasa 60°C.

Ao material deslignificado e seco foramadicionados 1,5 mL de DMSO 90% (v/v), e os tubosforam mantidos sob agitayao por 24 horas. Apos esteperiodo 0 material foi centrifugado, 0 sobrenadantedescartado, e 0 precipitado lavado com agua destilada(cinco vezes), centrifugado e seco em estufa por 24horas.

A parede celular foi fracionada com NaOH 0,1 Me em seguida com NaOH 4,0 M de acordo com ametodologia de Gorshkova et al. (1996). Aoprecipitado obtido apos extrayao de amido foramadicionados 20 mL de soluyao NaOH 0,1 M comNaBH4 (I mg mL- 1

), e a soluyao foi mantida sobagitayao constante por uma hora a temperaturaambiente. Terminada a extrayao, 0 material foicentrifugado a 3200 ~por cinco min a 10°C, 0

sobrenadante coletado e neutralizado com acido

Yqf

acetico glacial foi dialisado inicialmente contra aguade tomeira por 24 horas e em seguida contra aguadestilada com seis trocas em intervalos de duas horas.o material foi liofilizado e a seguir foi realizada aextrayao com NaOH 4,0 M nos mesmos moldes daextrayao com NaOH 0,1 M.

Duzentos microlitros de tampao fosfato de sodio50 mM, pH 6,5 e 40 ILL da enzima endoglucanase deBacillus subtilis (Iiquenase - MEGAZYME®) foramadicionados a I mg de material seco e incubados embanho-maria a 40°C por tres horas. p-glucano decevada (1 mg) (MEGAZYME®) foi utilizado comopadrao. A enzima foi inativada a 100°C por tr~s n:inuto _ !,(rJeo material foi centrifugado a 13.200 g or dOIS mmutos. \f

Os p-glucanos no sobrenadante foram quantificadosatraves da dosagem de ayucares totais pelo metodofenol-sulrurico (Dubois et al. 1956). Em seguida 0

material foi liofilizado, ressolubilizado em aguadeionizada (150 ILL) e filtrado em filtro millipore 0,45 IL.Os oligossacarideos liberados pela hidrolise enzimaticaforam separados em coluna de troca ianica (Carbo-Pac PA I, Dionex) equilibrada com 0,5 M NaOH eeluida com um gradiente linear de acetato de sodio dezero a 0,1 M em 0,5 M NaOH (Carpita & Carpita1993). Os oligossacarideos de ~-glucanos foramseparados por Cromatografia de Troca Ianica de AltaPerformance com detecyao por Pulso Amperometrico(HPAEC-PAD) em sistema Dionex DX-500.

Para a analise de monossacarideos as frayoesde paredes celulares foram submetidas a hidroliseacida. Foram adicionados 100 ILL de acido sulrurico72% aos tubos contendo 1 mg de material seco decada frayao de parede (v/v), e os tubos foram mantidosem banho a 30°C por 45 min. Apos diluiyao para umaconcentrayao final de 3% em acido sulfUrico, 0

material foi autoclavado por uma hora a 120°C. Emseguida, 0 material foi neutralizado com hidroxido desodio 50% (v/v) e submetido adeionizayao em colunade troca ianica (Dowex). Os ayucares totais foramquantificados pelo metoda fenol-sulfUrico (Duboiset al. 1956) utilizando glucose (100 ILg mL- 1) comopadrao. Os monossacarideos foram analisados porHPAEC-PAD utilizando coluna Carbopack PAl emum sistema Dionex DX-500 (Tine et al. 2003).

Resultados e Discussao

Na tabela 1, estao apresentados os resultados deteores de p-glucanos em paredes lignificadas edeslignificadas de folhas de Brachiaria decumbens.Os dados apresentados mostram que nas paredes

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102 Hoehnea 33( I), 2006

de classe de tamanho acima de 10 cm, nao seobservou varia9ao nos teores de p-glucanos. Umapossivel explica9ao para estas observa90es seria queos p-glucanos formariam uma trama mais frouxa com

Tabela I. Conteudo de ~-glucanos de paredes celulares em folhasde Brachiaria decumbens (/Lg.mg- 1 massa seca) com e semdeslignifica~aodo material antes da prepara~ao de parede celular.Analise estatisticaANOYA (p < 0,05); significancia indicada pelasletras diferentes: maiusculas entre 0 tipo de parede, e asminusculas entre as classes de tamanho. Os dados entre parentesesindicam 0 desvio padrao da media.

deslignificadas os teores de p-glucanos liberados pelaa9ao da endoglucanase de Bacillus subtilis triplicaram(em media) em rela9ao as paredes lignificadas. Apresen9a de lignina pode ter sido urn dos fatores quedificultou 0 acesso da enzima ao polissacarideo naparede celular, como sugerido por Harris & Hartley(1976). as acidos ferulicos ligados aos arabinoxilanos,a principal hemicelulose das gramineas, poderiamtambem representar urn fator que dificultaria asolubiliza9ao dos p-glucanos (Carpita 1984, 1996).Neste experimento, nao foram observadas diferen9asentre folhas de diferentes classes de tamanho.

A analise do teor de p-glucanos das paredesdeslignificadas de folhas de diferentes classes detamanho em diferentes epocas do ana mostrou queem folhas menores do que 10 cm, 0 teor de p-glucanosfoi significativamente maior (p > 0,05) quandocomparado ao de folhas de 10-20 cm coletadas emmaio (tabela 2). Em analises simi lares feitas emsetembro, quando foram encontradas apenas folhas

Classes de tamanho (cm)

os arabinoxilanos, tomando-se assim de mais facilsolubiliza9ao. Em folhas maiores que 10 cm, osp-glucanos poderiam se encontrar fortemente ligadosaos arabinoxilanos numa suposta intera9aointermolecular como sugerido por Izydorczyk &MacGregor (2000).

as resultados obtidos com a analise de perfil erazao molar dos oligossacarideos de p-glucanos estaoapresentados na figura 1 e na tabela 3. Entre as classesde tamanho de folhas nas coletas de maio e setembro,a razao molar dos oligossacarideos foi alterada.Observa-se uma tendencia de aumento da razao nasfolhas coletadas em setembro se comparadas ascoletadas em maio. Este resultado possivelmente estarelacionado ao fim do periodo de alongamento celulare crescimento dos tecidos. Apesar do teor de p­glucanos em folhas maiores que 30 cm (setembro)ser similar ao de folhas da classe 20-30 cm (tabela 2),nao foi possivel detectar 0 polissacarideo atraves dometodo enzimatico nesta classe de folhas (tabela 3),sugerindo que altera90es estruturais durante 0 metodode extra9ao tenham impedido a a9ao da enzimahidrolitica. Pode-se observar, de maneira geral, quedurante 0 crescimento, parece ocorrer umamodifica9ao estrutural dos p-glucanos que provocariaaumento do numero de liga90es do tipo p (1~3) econsequentemente alteraria a razao molar detri:tetrassacarideos no polimero.

Urn numero maior de liga90es p (1~3) confereuma forma "zig-zag" aos p-glucanos, dificultando aintera9ao com os arabinoxilanos e tornando 0

polissacarideo mais soluvel (Izydorczyk & MacGregor2000). Quanto maior 0 numero de liga90es (I ~4)maislinear 0 polimero, 0 que diminui a solubilidade em aguae favorece a intera9ao com os arabinoxilanos(Roubroeks et al. 2000).

De forma geral, os resultados sugerem que adeposi9ao e mobiliza9ao dos p-glucanos poderiamocorrer no inicio do crescimento da planta, e atraves

7,0 (1,4)Aa22,8 (6,2)8a

6,3 (0,3)Aa21,7 (2,4)8a

< 20 20-30 > 30

Lignificada 9,2 (3,0)AaDeslignificada 20,9 (I,7)8a

Parede

Tabela 2. Yalores medios (desvio padrao entre parenteses) de rendimento de ~-glucanos. 0 rendimento foi obtido por hidrolise enzimaticacom endo-~-glucanasede Bacillus subtilis seguido de dosagem de a~ucares no sobrenadante. Analise estatistica ANOYA (p < 0,05);significancia indicada pelas letras diferentes: maiusculas entre as datas de coleta; minusculas entre as classes de tamanho a cada coleta.Tra~os significam que nao havia folhas nos respectivos estagios de desenvovimento.

Parede Classes de tamanho (cm)

<10 10-20 20-30 > 30

Maio 2003Setembro 2003

53,1 (0,4)a 23,9 (4,2)Ab20,9 (1,6)Aa 21,7 (2,4)a 22,8 (6,2)"

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A.M. Silva, M.P.M. Aidar & M.S. Buckeridge: p-glucanos em Brachiaria decumbens 103

4M A Padrao B100 1UU

.... 80.... 800 0

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5 10 15 20 25 5 10 15 20 25

Termpo de eluir,;ao (min) Termpo de eluir,;ao (min)

Figura I. (A) Perfil cromatografico dos oligossacarideos da frar,;ao 4 M da parede celular de folhas de B. decumbens de tamanhos maioresque 30 cm. (B) perfil cromatografico de oligossacarideos (na seqUencia da esquerda para direita: tri, tetra e pentassacarideo) de l3-glucanosde Hordeum vulgare Megazyme® tratados com a endo-l3-glucanase de Bacillus subtilis da mesma empresa.

de um efeito de diluiyao se distribuiria para os tecidosexpandidos (Kim et al. 2000). Nos tecidos emcrescimento, os p-glucanos atuariam no processo deafrouxamento e desmonte da parede, que ao cessar 0crescimento se tomaria mais um elemento estrutural,formando 0 dominio p-glucanos - GAXs interligadosas microfibrilas de celulose.

Baseado na solubilidade, os p-glucanos e GAXpodem ser classificados como polimeros soluveis emagua e em alcali (Izydorczyk et al. 1998a,b). A analisede monossacarideos neutros das frayoes de parederevelou um aumento de glucose na frayao 4M defolhas maiores que 30 cm, sendo que parte destaglucose po de ser proveniente dos p-glucanosfortemente ligados aos arabinoxilanos e solubilizadosnesta frayao (tabela 4). Outra parte ainda, seriaoriunda do amido, uma vez que 0 DMSO nao 0removeu totalmente como se verificou com 0 teste deiodo-iodeto de potassic (dados nao apresentados).Quanto aos arabinoxilanos, na frayao 4 M houve

diminuiyao na razao Ara:Xil (tabela 4),0 que poderiaindicar a presenya de um polimero menos soluvel, comoproposto por Roubroeks et al. (2000), e em interayaocom os p-glucanos como proposto por Izydorczyk &MacGregor (2000). Em Rhynchelytrum repens 0mesmo fenomeno foi observado na frayao 4M, eaparentemente 0 efeito hipoglicemiante demonstradono estudo pode ser resultado da ayao de ambos ospolimeros (Paula et at. 2005).

Em conjunto, esses resultados sugerem que emfolhas em crescimento de Brachiaria decumbens,p-glucanos e arabinoxilanos apresentam maiorsolubilidade em agua e consequentemente menorpoder de interayao intermolecular. Isto ecompativelcom a hip6tese de que ha maior flexibilidade da paredecelular 0 que poderia ter efeito sobre a expansao fol iar.Em folhas expandidas esses polimeros possivelmentedesempenhariam funyoes mecanicas, compondojuntamente com a celulose 0 arcabouyo da paredecelular. Brachiaria decumbens representa um bom

Tabela 3. Razao molar entre tri e tetrassacarideos dos l3-glucanos de parede celular em folha de Brachiaria decumbens ap6s hidr6liseenzimatica com endo-l3-glucanase de Bacillus subtilis e analise por Cromatografia de Troca 16nica de Alta Performance com detecr,;ao porPulso Amperometrico. Analise estatistica ANOYA (p < 0,05); significancia indicada pelas letras diferentes: maiusculas entre as datas decoleta; minusculas entre as classes de tamanho a cada coleta. Trar,;os significam que nao havia folhas no respectivo estagio dedesenvolvimento. Nd = nao foi detectado l3-glucano.

Parede

<10

Classes de tamanho (cm)

10-20 20-30 > 30

Maio 2003Setembro 2003

2,03 (0,30)a 2,12 (O,04)Aa2,93 (O,05)8a 3,27 (0,36)a nd

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104 Hoehnea 33( 1), 2006

Tabela 4. Composiryao dos monossacarideos neutros nas fraryoes hemicelul6sicas (0, I e 4M) da parede celular de folhas de Brachiariadecumbens (% por area de picos do cromatograma) e razao Ara:Xil.

Classes de tamanho Fraryoes(em) 0,1 M 4,0 M

ARA GAL GLC XIL ARA/XIL ARA GAL GLC XIL ARA/XIL

<10 33,8 5,4 11,6 49,2 0,69 33,1 6,3 10,4 50,2 0,6520-30 34,9 6,2 11,7 47,1 0,74 31,1 5,2 12,1 51,1 0,61> 30 34,1 6,1 12,7 47,1 0,72 28,3 5,4 18,7 47,6 0,61

modelo para futuros estudos de biossintese eaplicayoes biotecnol6gicas de ~-glucanos e dearabinoxilanos, por apresentar crescimento nlpido,possibilitando varias coletas em diferentes fases dodesenvolvimento da planta. Alem disso, a partir dosdados obtidos com Brachiaria decumbens, os estudosde ~-glucanos poderao ser estendidos para outrasgramineas nativas do cerrado, que ate 0 momenta naoforam estudadas com enfoque em parede celular.

Literatura citada

Anderson, J.W. & Chen, W.L. 1986. Cholesterol-loweringproperties ofoat products. In: EH. Webster (ed.). Oats:Chemistry and technology. American Association ofCereal Chemists, Minnesota, pp. 309-333.

Bomfim, E.RP., Pinto, J.c., Salvador, N., Morais, A.R,Andrade, I.F. & Almeida, O.c. 2003. Efeito do tratamentofisico associado aadubayao em pastagem degradadade braquiaria, nos teores de proteina bruta, fibra emdetergente neutro e fibra em detergente acido. CienciaAgrotecnol6gica 27: 912-920.

Buckeridge, M.S., Rayon, c., Urbanowicz, B., Tine, M.A.S& Carpita, N.C. 2004. Mixed Linkage (1,3)(1,4)-~­

Glucans ofGrasses. Cereal Chemistry 81: 115-127.Buckeridge, M.S., Vergara, c.E. & Carpita, N.C. 1999.

The mechanism of synthesis of a cereal mixed-linkage(1,3)(1,4)~-D-glucan in maize: Evidence for multiple sitesof glucosyl transfer in the synthase complex. PlantPhysiology 120: 1105-1116.

Buckeridge, M.S., Vergara, C.E. & Carpita, N.C. 200 I.The mechanism ofsynthesis of(1,4)-D-GIycans: insightinto multi-site mechanisms ofglycosyl transfer providedby the cereal mixed-linkage ~(1,3)(1,4)-D-glucan

synthase. Phytochemistry 57: 1045-1053.Carpita, N.C. & Gibeaut, D.M. 1993. Structural models of

primary cell walls in flowering plants: consistency ofmolecular structure with the physical properties of thewalls during growth. Plant Journal 3: 1-30.

Carpita, N.C. & Kanabus, J. 1988. Chemical structure ofthe cell walls ofdwarf maize and changes mediated bygibberelin. Plant Physiology 88: 671-678.

Carpita, N.C. 1984. Cell wall development in maizecoleoptiles. Plant Physiology 76: 205-212.

Carpita, N.C. 1996. Structure and biogenesis of the cellwalls of grasses. Annual Review of Plant Physiologyand Molecular Plant Biology 47: 445-476.

Dubois, M., Gilles, A., Hamilton, J.K., Rebers, P.A. &Smith, F. 1956. Colorimetric method ofdetermination ofsugars and related substances. Analytical Chemistry28: 350-355.

Fincher, G.B. & Stone, B. 1986. Cell walls and theircomponents in cereal grain technology. In: Y. Pomeranz(ed.). Advances in cereal science and technology.American Association ofCereal Chemists, Minnesota,pp.207-295.

Francisco, A. & Sa, RM. 200 I. Beta - Glucanas: Localizayao,Propriedades e utilizayao. In: EM. Lajolo, F. Saura­Calixto, E.W. Penna & E.W. Menezes (eds.). FibraDietetica en Iberoamerica: Tecnologia y Salud. LivrariaVarela, Sao Paulo, pp. 91-10 I.

Gorshokova, T.A., Wyatt, S.E., Salnikov,v.v., Gibeaut, D.M.,Ibragimov, M.R, Lozovaya, V.V. & Carpita, N.C. 1996.Cell-wall polysaccharides of developing flax plants.Plant Physiology 110: 721-729.

Harris, P. & Hartley, R 1976. Detection ofbounds offerulicacid in cell walls of the Gramineae by ultravioletfluorescence microscopy. Nature 259: 508-510.

Izydorczyk, M.S., Macri, L.J. & MacGregor, A.W. 1998a.Structure and physicochemical properties ofbarley non­starch polysaccharides - I. Water extractable ~-glucans

and arabinoxylans. Carbohydrate Polymers 35: 249-258.Izydorczyk, M.S., Macri, L.J. & MacGregor,A.W. 1998b.

Structure and physicochemical properties of barleynon-starch polysaccharides - II. Alkali-extractable~-glucans and arabinoxylans. Carbohydrate Polymers35: 259-269.

Izydorczyk, M.S. & MacGregor, A.W. 2000. Evidence ofintermolecular interactions of beta-glucans andarabinoxylans. Carbohydrate Polymers 41 : 417-420.

Kim, J.B., 0lek, A.T., & Carpita, N.C. 2000. Plasmamembrane and cell wall exo-~-D-glucanases indeveloping maize coleoptiles. Plant Physiology 123:471-485.

Page 7: Caracteriza~ao parcialdos ~-glucanos ao longo do ...arquivos.ambiente.sp.gov.br/hoehnea/2016/12/331_T06_27_07_2015… · hJ 100 Hoehnea 33{ I), 2006 a razao entre ligayoes dos tipos

A.M. Silva, M.P.M. Aidar & M.S. Buckeridge: l3-g1ucanos em Brachiaria decumbens 105

Mantovani, V. & Martins, F.R. 1988. Variayoes fenol6gicasdas especies do cerrado da Reserva Biol6gica de MojiGuayu, Estado de Sao Paulo. Revista Brasileira deBotfmica 11:101-112.

McDonald, A., Shinnick, F. & Ink, S. 1992. Review oftheeffects ofoats on human health. In: A.R. Barr (ed.). TheChanging Role ofOats in Human and Animal Nutrition.4th International Oat Conference Comittee, Adelaide,Australia, pp. 1-8.

Parrish, F.W., Perlin, A.S. & Reese, T.E. 1960. Selectiveenzymolysis ofpoly-f3-D-glucans, and the structure ofthe polymers. Canadian Journal of Chemistry 38:2094-2104.

Paula, A.C.C.F.F., Sousa, R.V., Figueiredo-Ribeiro, R.C.L.& Buckeridge, M.S. 2005. Hypoglycemic activity ofpolysaccharide fractions containing f3-glucans fromextracts ofRhynchelytrum repens (Willd.) C.E. Hubb.,Poaceae. Brazilian Journal of Medical and BiologicalResearch 38: 885-893.

Roubroeks, J.P., Andersson, R.A. & Aman, P. 2000.Structural features of (1,3)(1,4)-f3-glucan andarabinoxylan fractions isolated from rye bran.Carbohydrate Polymers 42: 3-11.

Tine, M.A.S., Lima, D.V. & Buckeridge M.S. 2003.Galactose branching modulates the action of cellulaseon seed storage xyloglucans. Carbohydrate Polymers52: 135-141.

Trethewey, J.A.K. & Harris, P.J. 2002. Location of( I~3)­and (I ~3),(I~4)-f3-D-glucans in vegetative cell wallsof barley (Hordeum vulgare) using immunogoldlabeling. New Phytologist 154: 347-358.

Wood, P.J., Weisz, J. & Blacken, B.A. 1994. Structuralstudies of(I ,3)(1 ,4)-f3-glucans by 13c-nuclear magneticresonance spectroscopy and by rapid analysis ofcellulose-like regions using high-performance anion­exchange chromatography ofoligosaccharides releasedby lichenase. Cereal Chemistry 71: 301-307.

Woordward, J.R., Fincher, GB. & Stone, B.A. 1983. Watersoluble (1,3)( I,4)-f3-D-glucans from barley (Hordeumvulgare) endosperm. II. Fine structure. CarbohydratePolymers 3: 207-225.

Yokohama, W.H., Hudson, C.A., Knuckles, B.E., Chiu,M.C.M., Sagre, R.N., Thlund, J.R. & Scheeman, B.O.1997. Effect ofbariey f3-glucan in durum wheat pasta onhuman glycemic response. Cereal Chemistry 74: 293-294.

Page 8: Caracteriza~ao parcialdos ~-glucanos ao longo do ...arquivos.ambiente.sp.gov.br/hoehnea/2016/12/331_T06_27_07_2015… · hJ 100 Hoehnea 33{ I), 2006 a razao entre ligayoes dos tipos