Fisiologia Vegetal
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Item The influence of the Target of Rapamycin (TOR) on starch metabolism in Arabidopsis thaliana(Universidade Federal de Viçosa, 2016-02-22) Araujo, Elias Feitosa; Caldana, Camila; http://lattes.cnpq.br/4607484418104157Plant growth and development are maintained by a complex network controlled by environmental factors including the availability of water, light and nutrients and by several signaling pathways. One of the most important signaling pathways, conserved in eukaryotes, is the kinase Target of Rapamycin (TOR). Various lines of evidence point out that TOR plays a fundamental role in carbon and nitrogen balance, acting as an essential regulator on central metabolism by controlling growth and biomass production. Starch is the major form of carbon storage and its content is negatively correlated with growth. Transgenic lines with reduced expression of TOR gene or components of the TOR complex present a clear starch excess phenotype. However, it remained to be elucidated whether the accumulation of starch is due to increased synthesis, impaired degradation or both. In this work, Arabidopsis seedlings treated with the specific ATP-competitive inhibitor of TOR kinase AZD-8055 showed a starch excess phenotype right after 4 hours of treatment and the accumulation of starch was proved to be due to an augmentation in the rate of starch synthesis. Furthermore, TOR- inhibited plants presented an average increase of 20-30% in their starch content at the end of day when compared to control. Metabolite profiling analysis showed that TOR– inhibited plants exhibited broad changes in the levels of sucrose, fructose, glucose, maltose, mannose and orthophosphate, which are associated directly or indirectly with starch metabolism. In addition, a correlation between the amount of mannose, orthophosphate and increased starch content was noticed in AZD-treated plants. Gene expression analysis of AGPase subunits showed significant changes only from 18 and 24h after treatment. Although TOR inhibited plants displayed higher content of the active form of AGPase (monomer), enzymatic activity assays revealed that changes in AGPase activity might occur as secondary effect of TOR inhibition and might be not related to the starch excess phenotype observed 4 hours after AZD-treament. Since several enzymes related to starch metabolism are subject to redox regulation, the levels of glutathione were measured to verify the redox environment of the cells. TOR- inhibited plants showed changes in the pools of glutathione, mainly in its reduced form, and the redox state of the cells tended to be more reduced. Together, these results indicate the participation of TOR signalling on starch metabolism but the mechanistic behind this process need further studies.Item Alterações químicas e atividade de enzimas em folhas de couve inteiras e minimamente processadas(Universidade Federal de Viçosa, 2004-02-16) Simões, Adriano do Nascimento; Puschmann, Rolf; http://lattes.cnpq.br/1895049701533568O presente trabalho teve por objetivo caracterizar os efeitos fisiológicos, químicos e bioquímicos em folhas de couve inteiras e minimamente processadas durante o armazenamento refrigerado. Estabeleceram-se também, técnicas mais confiáveis para extração de sólidos solúveis e tipos de embalagens alternativas para folhas de couve. As extrações foram realizadas em três etapas: antes do processamento (discos de folhas inteiras); após o fatiamento (folhas fatiadas com processador industrial para vegetais); e após processamento mínimo (fatiadas, sanitizadas e centrifugadas). As técnicas envolvendo maceração e centrifugação do tecido foram igualmente eficientes na extração dos sólidos solúveis totais em folhas de couve inteiras, fatiadas e minimamente processadas. A perda de água em folhas de couve inteira e minimamente processada foi afetada pelo número de furos e suas localizações nas embalagens. Embalagens com perfurações localizadas em suas extremidades promoveram melhor controle da perda de água em relação às embalagens totalmente perfuradas e com perfurações localizadas no centro. O processamento mínimo promoveu perda significativa de açúcares solúveis totais, de amido e de aminoácidos, mas não alterou significativamente os teores de vitamina C e de proteínas, em comparação com as folhas intactas. O processamento mínimo e a temperatura de armazenamento de 10 oC aceleraram o acúmulo dos teores de aminoácidos, enquanto no armazenamento a 5 oC, tanto para as folhas inteiras quanto para as minimamente processadas, observou-se diminuição nos teores de proteínas. O armazenamento a 5 e 10 oC promoveu perda de vitamina C, principalmente em folhas minimamente processadas, contribuindo possivelmente para o início do seu escurecimento. A senescência das folhas armazenadas a 5 oC foi retardada, provavelmente, devido à menor taxa de consumo de açúcares solúveis totais e de amido. O amarelecimento foi a principal causa da perda da qualidade visual das folhas inteiras, causado pela perda das clorofilas a, b e total e da turgescência, processo que foi acelerado à temperatura de 10 oC. O escurecimento das folhas minimamente processadas coincidiu com comportamento diferenciado na atividade da Fenilalanina amônia-liase (PAL), Peroxidase (POD) e da Polifenol oxidase (PPO). O aumento na atividade da PAL e POD pode se refletir em perda de qualidade, pela lignificação do tecido. A atividade da PAL para as folhas minimamente processadas armazenadas a 5 oC foi três vezes superior até o segundo dia, em relação às armazenadas a 10oC.Item Efeitos fisiológicos da expressão reduzida de transportadores de NAD + em Arabidopsis thaliana(Universidade Federal de Viçosa, 2015-07-16) Chaves, Izabel de Souza; Nesi, Adriano Nunes; http://lattes.cnpq.br/0954080021944936Nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD + ) e seu derivado NADP + são compostos essenciais em todos os organismos vivos e que estão envolvidos em transações energéticas, na sinalização celular e em diversas reações na forma de coenzimas. Alterações no catabolismo ou no anabolismo do NAD + podem modificar não apenas a sua concentração, mas também o poder redutor celular, impactando aspectos importantes do crescimento e desenvolvimento. Uma vez que as etapas finais da biossíntese de NAD + ocorrem no citosol, o mesmo precisa ultrapassar membranas biológicas para exercer suas funções dentro de organelas celulares. Neste trabalho, avaliou-se em Arabidopsis thaliana o papel dos transportadores cloroplastídico e mitocondrial de NAD + , denominados AtNDT1 e AtNDT2, respectivamente. Para tal, foram utilizadas linhagens mutantes obtidas por inserção do T-DNA e foram geradas plantas transgênicas contendo uma construção antisenso para os transportadores NDT1 e NDT2, sob o controle do promotor 35S, das quais, três linhagens com reduzida expressão de cada transportador foram selecionadas. Estas plantas foram caracterizadas extensivamente a nível fisiológico e bioquímico. Verificou-se que plantas com expressão reduzida de NDT1 apresentam maior número de folhas e área foliar específica em relação às plantas não transformadas (WT). Observaram-se também maiores taxas de fotossíntese por unidade de massa e, consequentemente, maior acúmulo de sacarose e amido em comparação com o WT. Entretanto, estas plantas apresentaram menor viabilidade do grão de pólen, redução no comprimento das síliquas e sementes abortadas. Já em plantas com reduzida expressão do transportador NDT2 descobriu-se que apesar de possuírem menor número de folhas, a área foliar aumentou. A fotossíntese nestas plantas diminuiu consideravelmente em decorrência de uma menor densidade estomática e condutância estomática. Concomitantemente, plantas com reduzida expressão de NDT2 apresentaram menor acúmulo de amido. A germinação das sementes e formação de plântulas foram menores e mais lentas em comparação com o WT. Além disso, houve aumento na concentração relativa de alguns ácidos graxos durante o estabelecimento das plântulas. Diante dos resultados obtidos, sugere-se que os transportadores de NAD + estão envolvidos na determinação do número de folhas e área foliar, na fotossíntese, na condutância estomática e nas concentrações de amido. Além disso, tecidos heterotróficos também são fortemente influenciados, especialmente aqueles envolvidos em processos reprodutivos. Para compreender a função deste transportador é necessário analisar não apenas a concentração celular dos nucleotídeos de pirimidina, mas também como alterações no status redox celular afetam o metabolismo vegetal. Assim, os dados obtidos neste trabalho sugerem que alterações no estado redox em cloroplastos e mitocôndrias causadas pela diminuição da expressão de NDT1 ou NDT2 afetam processos em outras organelas que não aquela em que ocorre a redução da expressão. Estes resultados abrem possibilidades para aplicações biotecnológicas, uma vez que a regulação da biossíntese e transporte de cofatores pode ser usada como uma ferramenta para estratégias de aumento da assimilação de carbono em plantas. Para tal, é necessário, no entanto compreender mais o papel destes transportadores em outros tecidos vegetais e condições adversas bem como o papel de enzimas chave que atuam no processo.Item Efeitos do selênio no crescimento e no metabolismo em Arabidopsis thaliana(Universidade Federal de Viçosa, 2014-11-28) Silva Junior, Dalton Dias da; Ribeiro, Dimas Mendes; http://lattes.cnpq.br/2899630436412803Apesar da conhecida associação entre o selênio (Se) e o metabolismo do carbono, as vias regulatórias que conectam o controle do crescimento com o metabolismo primário de plantas cultivadas com Se, não são, ainda conhecidas. Assim, este trabalho objetivou investigar a ação do Se no metabolismo primário em Arabidopsis thaliana. Para tanto, plantas de Arabidopsis thaliana foram cultivadas em solo suplementado com selenato de sódio, à concentração de 50 μM. O Sepromoveu uma redução significativa no crescimento das plantas de Arabidopsis. Os níveis de glicose tanto na parte aérea quanto no sistema radicular foram reduzidos por solução de Se. Além disso, o Se promoveu incremento significativo nos níveis de nitrato tanto na parte aérea como na raiz quando comparado com as plantas controle. No entanto, os níveis de aminoácidos totais, sacarose e proteínas permaneceram estáveis nas plantas tratadas com Se, em comparação com as do plantas controle. O conteúdo de amido foi alterado em plantas tratadas com Se. A exposição das plantas à solução de Se levou a um aumento na atividade da AGPase durante o final do período noturno. Contrariamente ao metabolismo do amido, o Se não promoveu alterações significativas na atividade da redutase do nitrato. Com o intuito de se investigar mais detalhadamente o efeito do Se no metabolismo de carboidratos, plantas de Arabidopsis Col-0 e dos mutantes pgm e sex1-4 foram tratadas com Se. Sob a ação do Se, a massa seca da parte aérea e da raiz bem como a taxa de crescimento relativo das plantas Col-0 e sex1-4 foram reduzidas, independente do fotoperíodo utilizado. O tratamento com Se não reduziu a razão parte aérea: raiz das plantas Col-0 e sex1-4. Interessante, a massa seca da roseta, a massa seca da raiz, a razão parte aérea: raiz e a taxa de crescimento relativo das plantas do mutante pgm não foram afetadas pelo tratamento com Se, sob condição de dia curto ou de dia longo. Ademais, menores acúmulos de macro e micronutrientes foram acompanhados de uma redução no crescimento das plantassex1-4cultivadas com Se. Assim, um desbalanço entre o metabolismo mineral e o crescimento parece ocorrer nas plantas com redução na degradação de amido. Em conjunto, as informações obtidas oferecem uma melhor compreensão dos mecanismos fisiológicos e metabólicos associados ao Se em plantas.