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Tipo do documento: Tese
Título: Prolina endógena e exógena em plantas de tabaco submetidas à deficiência hídrica: respostas fisiológicas, bioquímicas, moleculares e no perfil ionômico
Título(s) alternativo(s): Endogenous and exogenous proline in tobacco plants subjected to water deficiency: physiological, biochemical, molecular and ionomic profile responses
Autor: Cacefo, Viviane 
Primeiro orientador: Vieira, Luiz Gonzaga Esteves
Primeiro membro da banca: Barbosa, Alexandrius de Moraes
Segundo membro da banca: Santos, Tiago Benedito dos
Terceiro membro da banca: Budzinski, Ilara Gabriela Frasson
Quarto membro da banca: Bespalhok Filho, João Carlos
Resumo: A fim de mitigar os efeitos dos estresses ambientais, as plantas sintetizam e acumulam solutos orgânicos, chamados osmoprotetores, como a prolina. O uso de plantas transgênicas com alto acúmulo endógeno de prolina e também a aplicação exógena desse aminoácido têm se demonstrado benéficos em plantas sob estresses abióticos. Por atuar no balanço redox, a biossíntese de prolina poderia substituir/complementar as vias de dissipação de energia, válvula de malato e oxidase alternativa, pela regeneração do aceptor de elétrons NADP+, reduzindo os efeitos dos estresses. Também, por seu efeito no aumento da tolerância à deficiência hídrica, os mecanismos responsáveis pelo aumento de prolina tem o potencial de auxiliar na absorção de elementos minerais em plantas submetidas a este estresse. O objetivo deste trabalho foi avaliar as respostas fisiológicas, bioquímicas, moleculares e no perfil ionômico de plantas de tabaco selvagens e geneticamente modificadas para a superprodução de prolina submetidas a aplicações exógenas desse osmólito sob deficiência hídrica. O experimento foi realizado em casa de vegetação, utilizando um evento transgênico com expressão constitutiva do gene VaP5CSF129A e o controle não transformado (selvagem), duas doses de prolina: 0 e 10 mM e dois regimes hídricos: irrigado e deficiência hídrica. Aos trinta dias após o transplante das mudas para os vasos foram realizadas três aplicações foliares de prolina e três dias após a última aplicação a irrigação foi suspensa por nove dias. Após este período, as plantas foram reidratadas, avaliando-se a recuperação destas 48 h após a reidratação. Foram realizadas análises fisiológicas do conteúdo relativo de água, trocas gasosas foliares e biomassa, avaliações bioquímicas do conteúdo de prolina, peroxidação de lipídeos, conteúdo de proteínas solúveis totais e de clorofila total. Foram avaliadas a expressão dos genes P5CS1, P5CS2, P5CR, ProDH1, ProDH2, P5CDH, NADP-MDH, NAD-MDH, AOX e o transgene VaP5CSF129A, as atividades das enzimas NADP-MDH e ProDH e as razões NADP+/NADPH e NAD+/NADH. Também foi determinado o conteúdo de N, P, K, Ca, Mg, S, B, Cu, Fe, Mn e Zn no nono dia após a suspensão da irrigação. As plantas transgênicas acumularam maior conteúdo de prolina sob deficiência hídrica e na recuperação do que as selvagens, sendo isto ainda maior com a aplicação exógena. Este acúmulo é relacionado com o aumento na expressão dos genes responsáveis pela biossíntese de prolina, principalmente NtP5CS1, e pela redução da expressão daqueles relacionados na sua via catabólica, especialmente NtProDH2. As plantas transgênicas foram menos afetadas pelo déficit hídrico e exibiram maior poder de recuperação. NADP-MDH e AOX foram menos ativas nas plantas transgênicas, principalmente com a aplicação exógena de prolina, sendo que este aminoácido atuou como um mecanismo complementar/compensatório para as vias de dissipação de energia. Com poucas exceções, o conteúdo dos elementos minerais foi maior com a suplementação de prolina tanto nas plantas irrigadas e como nas estressadas, mostrando que este tratamento influenciou mais o perfil ionômico das plantas de tabaco do que os regimes hídricos aplicados.
Abstract: In order to mitigate the effects of environmental stresses, plants synthesize and accumulate organic solutes, called osmoprotectors, such as proline. The use of transgenic plants with a high endogenous accumulation of proline and also the exogenous application of this amino acid has been shown to benefit plants under various stresses. By acting on the redox balance, proline biosynthesis might replace/complement the energy dissipation, malate valve and alternative oxidase pathways, by regenerating the NADP+ electron acceptor, reducing the effects of stress. Also, the biochemical mechanisms involved in the accumulation of this amino acid, due to its effect in increasing the tolerance to water deficiency, might assist in the absorption of mineral elements in plants under water deficit. The objective of this study was to evaluate the physiological, biochemical, molecular and ionomic profile responses of wild and genetically modified tobacco plants for overproduction of proline submitted to exogenous applications of this osmolyte under water deficiency. The experiment was carried out in a greenhouse, using a transgenic event with constitutive expression of the VaP5CSF129A gene and the untransformed (wild) control, two exogenous proline concentrations: 0 and 10 mM and two water regimes: irrigated and deficiency water. Thirty days after transplanting the seedlings into pots, three foliar applications of proline were performed and irrigation was suspended three days after the last application for nine days. After this period, the plants were rehydrated, evaluating the recovery of these 48 h after rehydration. Physiological analyzes of relative water content, leaf gas exchange and biomass, biochemical evaluations of proline content, lipid peroxidation, total soluble protein content and total chlorophyll content were performed. The expression of the P5CS1, P5CS2, P5CR, ProDH1, ProDH2, P5CDH, NADP-MDH, NAD-MDH, AOX and VaP5CSF129A transgene, the activity of the enzymes NADP-MDH and ProDH and the ratios NADP+/NADPH and NAD+/NADH were performed. The content of N, P, K, Ca, Mg, S, B, Cu, Fe, Mn and Zn was also determined on the ninth day of irrigation suspension. Transgenic plants accumulated a higher content of proline under water deficiency and after recovery than wild plants, which was even greater with exogenous application. The higher content of proline was caused by the increase in the expression of the genes responsible for its biosynthesis, mainly NtP5CS1, and by the reduction of the expression of those related to the catabolic pathway, especially NtProDH2. Transgenic plants were less affected by the water deficit and exhibited greater recovery ability. NADP-MDH and AOX were less active in transgenic plants, mainly when exogenous application of proline was used, suggesting that this amino acid acted as a complementary/compensatory mechanism for the energy dissipation pathways. With few exceptions, the content of mineral elements was higher with proline supplementation in both irrigated and stressed plants, showing that this treatment had greater effect in the ionomic profile of tobacco plants compared to the applied water deficit.
Palavras-chave: Nicotiana tabacum. Déficit hídrico. Osmorregulador.
Nicotiana tabacum. Water deficit. Osmoregulators.
Área(s) do CNPq: CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Oeste Paulista
Sigla da instituição: UNOESTE
Departamento: Doutorado em Agronomia
Programa: Doutorado em Agronomia
Citação: Cacefo, Viviane. Prolina endógena e exógena em plantas de tabaco submetidas à deficiência hídrica: respostas fisiológicas, bioquímicas, moleculares e no perfil ionômico. 2020. 129f. Tese (Doutorado em Agronomia) - Universidade do Oeste Paulista, Presidente Prudente, 2020.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://bdtd.unoeste.br:8080/jspui/handle/jspui/1344
Data de defesa: 9-Nov-2020
Appears in Collections:Doutorado em Agronomia

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