Aspectos morfoanatômicos, fisiológicos e moleculares associados à tolerância diferencial ao alumínio em linhagens de milho (Zea mays L.)
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Resumo: | Solos pertencentes a zonas tropicais são frequentemente acometidos de estresses múltiplos, destacando-se a acidez do solo. Cerca de 30% dos solos no mundo manifestam problemas de cultivo de plantas relacionados a toxidez instigada pelo alumínio (Al 3+ ). As plantas possuem mecanismos defensivos e utilizam uma variedade de estratégias bioquímicas para evitar danos causados pelas espécies reativas de oxigênio (EROs). As enzimas envolvidas no metabolismo intermediário também são alteradas pelo teor tóxico de Al. As atividades dessas enzimas estão, direta ou indiretamente, envolvidas no ciclo dos ácidos tricarboxílicos. Neste estudo, foram utilizados cinco genótipos derivados dos genótipos com tolerância intermediária ao Al (L3) e sensível (L53) com expressão diferencial do gene MATE, que culmina com tolerância diferencial ao Al nesses genótipos. De modo geral, na ausência de estresse os genótipos foram bastante similares, mas em presença de Al 3+ maior conteúdo de malondialdeído (MDA) foi observado no genótipo tolerante L3TT e no genótipo sensível L53, com pequena diferença entre os demais genótipos em resposta ao estresse por Al 3+ . Os genótipos tolerantes (L3, L3MATE e L3TT) apresentaram aumento na atividade das enzimas antioxidantes em resposta ao estresse por Al 3+ destacando-se o genótipo L3, que apresentou uma atividade até três vezes superior quando comparado ao seu controle. Após a exposição ao Al 3+ por 24h, a atividade da piruvato desidrogenase (PDH) é aumentada, independente do genótipo, em relação à condição controle. Na ausência de Al 3+ , os genótipos apresentam comportamento similar, com a maior proporção de células 2C poliploides (4C) nos meristemas apicais. Os genes ZmMATE3 e ZmMATE6 tiveram sua expressão positivamente regulada em plantas dos genótipos tolerantes (L3MATE e L3TT) expostas ao Al 3+ , com pequena ou nenhuma variação para os demais genótipos independentes da presença de Al. Diferentemente do verificado para os genes MATE, a expressão do ZmNrat foi induzida em folhas de plantas dos genótipos sensíveis expostos ao Al 3+ (L53 e NIL5). Com efeito, os resultados sugerem também que uma combinação de mecanismos, incluindo metabólicos, moleculares e antioxidantes, seja também parte fundamental dessa resposta. Palavras-chave: Ciclo TCA. Histolocalização. Sistema antioxidante. Expressão gênica. |
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Martins, Auxiliadora OliveiraSilva, Jefferson Barbosa dahttp://lattes.cnpq.br/1302268142154506Araújo, Wagner Luiz2023-02-24T16:23:26Z2023-02-24T16:23:26Z2022-08-24SILVA, Jefferson Barbosa da. Aspectos morfoanatômicos, fisiológicos e moleculares associados à tolerância diferencial ao alumínio em linhagens de milho (Zea mays L.). 2022. 50 f. Dissertação (Mestrado em Botânica) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2022.https://locus.ufv.br//handle/123456789/30457https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2022.582Solos pertencentes a zonas tropicais são frequentemente acometidos de estresses múltiplos, destacando-se a acidez do solo. Cerca de 30% dos solos no mundo manifestam problemas de cultivo de plantas relacionados a toxidez instigada pelo alumínio (Al 3+ ). As plantas possuem mecanismos defensivos e utilizam uma variedade de estratégias bioquímicas para evitar danos causados pelas espécies reativas de oxigênio (EROs). As enzimas envolvidas no metabolismo intermediário também são alteradas pelo teor tóxico de Al. As atividades dessas enzimas estão, direta ou indiretamente, envolvidas no ciclo dos ácidos tricarboxílicos. Neste estudo, foram utilizados cinco genótipos derivados dos genótipos com tolerância intermediária ao Al (L3) e sensível (L53) com expressão diferencial do gene MATE, que culmina com tolerância diferencial ao Al nesses genótipos. De modo geral, na ausência de estresse os genótipos foram bastante similares, mas em presença de Al 3+ maior conteúdo de malondialdeído (MDA) foi observado no genótipo tolerante L3TT e no genótipo sensível L53, com pequena diferença entre os demais genótipos em resposta ao estresse por Al 3+ . Os genótipos tolerantes (L3, L3MATE e L3TT) apresentaram aumento na atividade das enzimas antioxidantes em resposta ao estresse por Al 3+ destacando-se o genótipo L3, que apresentou uma atividade até três vezes superior quando comparado ao seu controle. Após a exposição ao Al 3+ por 24h, a atividade da piruvato desidrogenase (PDH) é aumentada, independente do genótipo, em relação à condição controle. Na ausência de Al 3+ , os genótipos apresentam comportamento similar, com a maior proporção de células 2C poliploides (4C) nos meristemas apicais. Os genes ZmMATE3 e ZmMATE6 tiveram sua expressão positivamente regulada em plantas dos genótipos tolerantes (L3MATE e L3TT) expostas ao Al 3+ , com pequena ou nenhuma variação para os demais genótipos independentes da presença de Al. Diferentemente do verificado para os genes MATE, a expressão do ZmNrat foi induzida em folhas de plantas dos genótipos sensíveis expostos ao Al 3+ (L53 e NIL5). Com efeito, os resultados sugerem também que uma combinação de mecanismos, incluindo metabólicos, moleculares e antioxidantes, seja também parte fundamental dessa resposta. Palavras-chave: Ciclo TCA. Histolocalização. Sistema antioxidante. Expressão gênica.Soils belonging to tropical zones are frequently affected by multiple stresses, especially acidity. About 30% of the world's soils manifest plant growth problems related to aluminum (Al 3+ ) toxicity. Plants possess defensive mechanisms and use a variety of biochemical strategies to avoid damage caused by reactive oxygen species (ROS). The enzymes involved in the intermediate metabolism are also altered by the toxic content of Al. The activities of these enzymes are directly or indirectly involved in the tricarboxylic acid cycle. In this study, five maize genotypes derived from genotypes with intermediate Al tolerance (L3) and sensitive (L53) were used with differential expression of the MATE gene culminating in differential Al tolerance in these genotypes. Overall, in the absence of stress the genotypes were quite similar but in the presence of Al 3+ higher malondialdehyde (MDA) content was observed in the tolerant genotypes L3TT and the sensitive genotype L53, with little difference among the other genotypes in response to Al 3+ stress. The tolerant genotypes (L3, L3MATE and L3TT) showed increased activity of oxidative enzymes in response to Al 3+ stress, with the genotype L3 standing out, which showed up to three times higher activity when compared to its control. After exposure to Al 3+ for 24h, the activity of pyruvate dehydrogenase (PDH) is increased, independent of genotype, when compared to the control condition. In the absence of stress, the genotypes show similar behavior, with the highest proportion of 2C polyploid (4C) cells in the apical meristems. The expression of ZmMATE3 and ZmMATE6 genes were positively regulated in plants of the tolerant genotypes (L3MATE and L3TT) exposed to Al 3+ , with little or no variation for the other genotypes independent of the presence of Al. Unlike what was found for the MATE genes, ZmNrat expression was induced in the leaves of plants of the sensitive genotypes exposed to Al 3+ (L53 and NIL5). Indeed, the results also suggest that a combination of mechanisms, including metabolic, molecular and antioxidant, is also a key part of this response in maize. Keywords: TCA cycle. Histolocalization. Antioxidant system. Gene expression.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de ViçosaBotânicaIndução enzimáticaMilho - Melhoramento genéticoPlantas - Efeito do alumínioEcofisiologia VegetalAspectos morfoanatômicos, fisiológicos e moleculares associados à tolerância diferencial ao alumínio em linhagens de milho (Zea mays L.)Morphanatomic, physiological, and molecular aspects associated with differential aluminium tolerance in maize lines (Zea mays L.)info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisUniversidade Federal de ViçosaDepartamento de Biologia VegetalMestre em BotânicaViçosa - MG2022-08-24Mestradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:LOCUS Repositório Institucional da UFVinstname:Universidade Federal de Viçosa (UFV)instacron:UFVORIGINALtexto completo.pdftexto completo.pdftexto completoapplication/pdf891360https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/30457/1/texto%20completo.pdfc7e5454f5095c1e2053fb5dc4bd5b1dcMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/30457/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52123456789/304572023-02-24 13:23:26.971oai:locus.ufv.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://www.locus.ufv.br/oai/requestfabiojreis@ufv.bropendoar:21452023-02-24T16:23:26LOCUS Repositório Institucional da UFV - Universidade Federal de Viçosa (UFV)false |
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