54 Mn e 52 Mn em estudos de NMP Pós-doutorando: José Lavres Jr. Supervisor: Prof. Dr. Takashi Muraoka Prof. Dr. Eurípedes Malavolta (In memoriam) PIRACICABA

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

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

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

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)


5 mg/L Mn 30 mg/L Si 5 mg/L Mn ausência de Si

(1957)


•1º Experimento no Brasil - absorção de 65Zn por orquídeas.

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

- 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

* 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

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

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)

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


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)


Fig. – Autoradiografia. Conteúdo e distribuição de 54Mn em folhas primárias de “cowpea”. Tvu 91 = Mn sensível; Tvu 1987 = Mn tolerante

Horst (1983)



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.


Tsukamoto et al. (2006)

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

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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.


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.


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: [email protected]

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54 Mn e 52 Mn em estudos de NMP Pós-doutorando: José Lavres Jr. Supervisor: Prof. Dr. Takashi Muraoka Prof. Dr. Eurípedes Malavolta (In memoriam) PIRACICABA