Respostas fisiológicas de Calotropis procera sob salinidade e expressão gênica diferencial de aquaporinas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: COÊLHO, Maria Reis Valois
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
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Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/39538
Resumo: A salinidade é considerada um dos principais problemas da produtividade agrícola afetando diversos processos fisiológicos, metabólicos e moleculares responsáveis pelo crescimento, desenvolvimento e sobrevivência das plantas. Calotropis procera (Apocynaceae) é uma espécie invasora encontrada sempre-verde em regiões adversas de seca e salinidade, exibindo grande potencial para estudos ecofisiólogicos e para a identificação de genes de tolerância aos estresses abióticos. Diante do exposto, o objetivo do presente trabalho foi caracterizar respostas fisiológicas e moleculares de plantas jovens de Calotropis procera sob salinidade. Sob condições de choque salino (200 mM de NaCl) de curto prazo (três dias) foram avaliados os parâmetros conteúdo hídrico relativo, trocas gasosas, solutos orgânicos de raízes e folhas, como também a expressão gênica de aquaporinas (PIPs, TIPs) no sistema radicular. Sob diferentes condições de estresse salino (50, 100, 200 mM de NaCl) foi avaliada a estabilidade de dez genes de referência (GRs) para normalização da expressão gênica (qPCR) de raízes e folhas de C. procera em diferentes tempos de coleta utilizando os algoritimos de estabilidade geNorm, NormFinder e BestKeeper. Comparado ao controle, plantas de C. procera submetidas ao choque salino mostraram redução de condutância estomática, assimilação de CO2, transpiração e baixo decréscimo do conteúdo hídrico relativo foliar, principalmente ao 3° dia de choque salino. Em geral, após horas (2 h, 8 h, 24 h) e dias (30 h, 48 h, 54 h) de imposição do choque salino foi observada regulação positiva dos metabólitos em raízes, com maior acúmulo de frutose (251%) às 2 h, prolina às 8 h (259%), carboidratos solúveis (294%) e sacarose (373%) às 48 h, aminoácidos (1193%) às 54 h. As aquaporinas de raízes apresentaram expressão diferencial sob choque salino. Regulação positiva foi observada somente às 2 h, com maior indução TIP1.4 (4 vezes), e a regulação negativa ocorreu principalmente às 8 h, com repressão mais acentuada de PIP1.2 (4 vezes). Os quatro RGs mais estáveis apresentaram alta congruência entre todas as combinações de tempo de coleta, para cada software estudado, com pequenas divergências. CYP23 foi o melhor RG (rank dos quatro melhores) para todas as condições experimentais. Os dados indicaram que a alta salinidade promove uma resposta rápida nos parâmetros fisiológicos de plantas de C. procera sob condições de casa de vegetação. Essa espécie utiliza metabólitos envolvidos nos processos de osmorregulação e osmoproteção para aclimatação ao estresse osmótico, com rápida regulação da dinâmica destes metabólitos no sistema radicular. Além de exibir modulação da expressão de aquaporinas de raízes para o controle do fluxo de água sob choque salino. Neste sentido, o acúmulo de carboidratos e aminoácidos associado à regulação da expressão de aquaporinas contribuem para a alta performance do sistema radicular e alivio do status hídrico foliar sob choque salino. Além disso, este estudo forneceu a primeira seleção de genes de referência estáveis para C. procera sob estresse salino.
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Diante do exposto, o objetivo do presente trabalho foi caracterizar respostas fisiológicas e moleculares de plantas jovens de Calotropis procera sob salinidade. Sob condições de choque salino (200 mM de NaCl) de curto prazo (três dias) foram avaliados os parâmetros conteúdo hídrico relativo, trocas gasosas, solutos orgânicos de raízes e folhas, como também a expressão gênica de aquaporinas (PIPs, TIPs) no sistema radicular. Sob diferentes condições de estresse salino (50, 100, 200 mM de NaCl) foi avaliada a estabilidade de dez genes de referência (GRs) para normalização da expressão gênica (qPCR) de raízes e folhas de C. procera em diferentes tempos de coleta utilizando os algoritimos de estabilidade geNorm, NormFinder e BestKeeper. Comparado ao controle, plantas de C. procera submetidas ao choque salino mostraram redução de condutância estomática, assimilação de CO2, transpiração e baixo decréscimo do conteúdo hídrico relativo foliar, principalmente ao 3° dia de choque salino. Em geral, após horas (2 h, 8 h, 24 h) e dias (30 h, 48 h, 54 h) de imposição do choque salino foi observada regulação positiva dos metabólitos em raízes, com maior acúmulo de frutose (251%) às 2 h, prolina às 8 h (259%), carboidratos solúveis (294%) e sacarose (373%) às 48 h, aminoácidos (1193%) às 54 h. As aquaporinas de raízes apresentaram expressão diferencial sob choque salino. Regulação positiva foi observada somente às 2 h, com maior indução TIP1.4 (4 vezes), e a regulação negativa ocorreu principalmente às 8 h, com repressão mais acentuada de PIP1.2 (4 vezes). Os quatro RGs mais estáveis apresentaram alta congruência entre todas as combinações de tempo de coleta, para cada software estudado, com pequenas divergências. CYP23 foi o melhor RG (rank dos quatro melhores) para todas as condições experimentais. Os dados indicaram que a alta salinidade promove uma resposta rápida nos parâmetros fisiológicos de plantas de C. procera sob condições de casa de vegetação. Essa espécie utiliza metabólitos envolvidos nos processos de osmorregulação e osmoproteção para aclimatação ao estresse osmótico, com rápida regulação da dinâmica destes metabólitos no sistema radicular. Além de exibir modulação da expressão de aquaporinas de raízes para o controle do fluxo de água sob choque salino. Neste sentido, o acúmulo de carboidratos e aminoácidos associado à regulação da expressão de aquaporinas contribuem para a alta performance do sistema radicular e alivio do status hídrico foliar sob choque salino. Além disso, este estudo forneceu a primeira seleção de genes de referência estáveis para C. procera sob estresse salino.CAPESSalinity is considered one of the main problems of agricultural productivity affecting various physiological, metabolic and molecular processes responsible for plant growth, development and survival. Calotropis procera (Apocynaceae) is an invasive species found evergreen in adverse regions of drought and salinity, showing great potential for ecophysiological studies and for the identification of abiotic stress tolerance genes. Given the above, the objective of the present work was to characterize physiological and molecular responses of young plants of C. procera under salinity. Under salt shock conditions (200 mM of NaCl ) short-term (three days) were evaluated regarding water content parameters, gas exchange, organic solutes roots and leaves, as well as gene expression of aquaporin ( PIPs, TIPs ) in the root system. Under different conditions of stress (50, 100, 200 mM of NaCl ) was evaluated stability ten reference genes ( GRs ) for normalization of gene expression ( qPCR ) of roots and leaves of C. procera at different times of collection using the algorithms stability geNorm, NormFinder and, BestKeeper. Compared to the control, C. procera plants submitted to salt shock showed reduction of stomatal conductance, CO2 assimilation, transpiration and low decrease of leaf relative water content, especially on the 3rd day of salt shock. In general, after hours (2 h, 8 h, 24 h) and days (30 h, 48 h, 54 h) of saline imposition, positive regulation of the metabolites in roots was observed, with higher fructose accumulation (251%) at 2 h, proline at 8 h (259%), soluble carbohydrates (294%) and sucrose (373%) at 48 h, amino acids (1193%) at 54 h. Twelve aquaporins associated with water transport showed differential expression in C. procera roots under salinity. Transcriptional induction was observed only after 2 h, with greater induction of TIP1.4 (4 times), transcriptional repression, in turn, occurred mainly after 8 h, with greater repression associated with aquaporin PIP1.2 (4 times). The four most stable RGs showed high congruence among all collection time combinations for each software studied, with small divergences. CYP23 was the best RG (top four rank) for all experimental conditions. The data indicated that high salinity promotes a fast response in physiological parameters of C. procera plants under greenhouse conditions. This species uses metabolites involved in osmoregulation and osmoprotection processes for acclimation to osmotic stress, with rapid regulation of the dynamics of these metabolites in the root system. It also exhibits modulation of root aquaporin expression for salt shock water flow control. In this sense, the presence of a stomatal control robot associated with the accumulation of amino acids and carbohydrates and the regulation of aquaporin expression in the root contribute to the high performance of the root system and to the relief of leaf water status of C. procera under salt shock. In addition, this study provided the first selection of stable reference genes for C. procera under saline stress.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Biologia VegetalUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCalotropis proceraSalinidadeAquaporinasRespostas fisiológicas de Calotropis procera sob salinidade e expressão gênica diferencial de aquaporinasFisiologia de Calotropis procera sob salinidade e expressão gênica diferencial de aquaporinasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALTESE Maria Reis Valois Coêlho.pdfTESE Maria Reis Valois Coêlho.pdfapplication/pdf5027817https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/39538/1/TESE%20Maria%20Reis%20Valois%20Co%c3%aalho.pdf11da4feb004345a5055c8b30a1aa3feeMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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