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5454Mn e Mn e 5252Mn em estudos de Mn em estudos de NMPNMP
Pós-doutorando: José Lavres Jr.
Supervisor: Prof. Dr. Takashi Muraoka
Prof. Dr. Eurípedes Malavolta (In memoriam)
PIRACICABAEstado de São Paulo – Brasil
27 de novembro 2009
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULOCentro de Energia Nuclear na AgriculturaLaboratório de Nutrição Mineral de Plantas
Laboratório de Fertilidade do Solo
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4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
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
54Mn e 52Mn em estudos de NMP54Mn e 52Mn em estudos de NMP
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Possui 1 isótopo estável 55Mn e 18 nuclídeos instáveis (radioativos).
1 INTRODUÇÃO
Peso atômico 54,938 u.m.a.
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.
Demais nuclídeos Mn meia vida de 3 horas ou menos.
nPQ 10
11
Radiomanganês 54Mn – largamente utilizado em estudos de NMP e Fert. Solo.
Características Físicas e Químicas do Mn
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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)
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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)
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Histórico do uso de isótopos em NMP (contin...)
5 mg/L Mn 30 mg/L Si 5 mg/L Mn ausência de Si
(1957)
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Histórico do uso de isótopos em NMP (contin...)
•1º Experimento no Brasil - absorção de 65Zn por orquídeas.
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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).
54Mn e 52Mn em estudos de NMP54Mn e 52Mn em estudos de NMP
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- 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
Hipóteses das pesquisas
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* 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
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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)
- Agência Financiadora: – registro
Aspectos éticos
- Parecer – comitê de ética ambiental rejeitos
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3. ESTUDOS COM Mn INERTE x 54Mn ou 52Mn
Fig. – Absorção de Mn por raízes destacadas transferidas para solução nutritiva.
Munns et al. (1963)
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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)
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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 - 54Mn - 54
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3. ESTUDOS COM Mn INERTE x Mn - 54Mn - 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)
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3. ESTUDOS COM Mn INERTE x Mn - 54Mn - 54
Fig. – Autoradiografia. Conteúdo e distribuição de 54Mn em folhas primárias de “cowpea”. Tvu 91 = Mn sensível; Tvu 1987 = Mn tolerante
Horst (1983)
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3. ESTUDOS COM Mn INERTE x Mn - 54Mn - 54
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3. ESTUDOS COM Mn INERTE x Mn - 52Mn - 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.
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3. ESTUDOS COM Mn INERTE x Mn - 52Mn - 52
Tsukamoto et al. (2006)
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3. ESTUDOS COM Mn INERTEINERTE x Mn - 54
Lavres Jr. (2007)Tempo absorção (h)-1001020304050
Con
cent
raçã
o de
Mn
(m
ol L
-1)
012YSta Rosa = 1,8001 e (-0,0145X) (R2 = 0,93**)YIAC-15 = 1,8564 e (-0,0289X) (R2 = 0,97**)YIAC-31 = 1,9541 e (-0,0480X) (R2 = 0,98**)
Dias
2 4 6 8 10Tax
a de
cre
scim
ento
rad
icul
ar a
bsol
uto
(mm
/dia
)
0
2
4
6
8
10
12
Sta Rosa
IAC-15
IAC-31
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.
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3. ESTUDOS COM Mn INERTEINERTE x Mn - 54
Lavres Jr. (2007)
Doses de Manganês (mol L-1)
0 2 4 6 8 10
Mn
(m
ol g
-1 h
-1)
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
Y Sta Rosa = 0,4538 X (R2 = 0,98*)
0,4612+ X
Y IAC-15 = 0,5336 X (R2 = 0,96**)
0,4662+X
Y IAC-31 = 0,6577 X (R2 = 0,82**)
0,2978+X
Figura - Influxos estimados de Mn nos cultivares Santa Rosa, IAC-15 e IAC-Foscarin 31, em função das doses de Mn na solução nutritiva.
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
Tabela – parâmetros cinéticos.
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3. ESTUDOS COM Mn INERTEINERTE x Mn - 54
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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.
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“A radiação não deve ser temida, mas sim, respeitada!” (E. Malavolta)