Bioquímica Aplicada
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Item Mecanismos moleculares de tolerância ao déficit hídrico em soja: caracterização de vias metabólicas e redes regulatórias(Universidade Federal de Viçosa, 2020-02-18) Coutinho, Flaviane Silva; Ramos, Humberto Josué de Oliveira; http://lattes.cnpq.br/5823859828589031A soja [Glycine max (L.) Merr.] é uma das mais importantes culturas em todo o mundo, sendo fonte de alimento, energia e recursos industriais. Diante dessa versatilidade, grandes esforços têm sido realizados para aumentar sua produção, bem como tolerância às variações nas condições ambientais. No âmbito mundial, a seca se posiciona no primeiro lugar como desastre natural, restringindo a produção e expansão agrícola. Portanto, o desenvolvimento de genótipos tolerantes visando reduzir o impacto do déficit hídrico na produção de soja é fundamental. No entanto, a realização de tal objetivo é altamente dependente da elucidação dos mecanismos fisiológicos, bioquímicos e moleculares de tolerância à seca e sua interação com alterações ambientais. Mesmo com o advento das tecnologias de alto rendimento, ainda é um desafio abordar de modo integrativo todos os níveis da expressão gênica até o fenótipo. Portanto, a perspectiva da biologia de sistemas é necessária para entender as redes em escala de genoma necessárias para obter cultivares tolerantes à seca. Neste trabalho, apresentamos dados fisiológicos e genômicos funcionais obtidos a partir de análises comparativas de transcriptoma e proteoma entre dois genótipos de soja, BR16 e Embrapa 48, contrastantes para tolerância à seca. As plantas foram avaliadas em condições de plena irrigação (controle) e sob déficit hídrico. As análises fisiológicas mostraram que esses genótipos exibem comportamentos diferenciais em resposta ao déficit hídrico. De fato, o genótipo Embrapa 48 retardou a desidratação foliar, apresentado maiores taxa fotossintética, eficiência no uso da água, carboxilação, taxa aparente de transporte de elétrons e eficiência fotoquímica efetiva do fotossistema II em comparação ao genótipo BR16 sob mesmas condições. Apesar de compartilharem as mesmas categorias funcionais de genes responsivos ao estresse, as análises dos transcriptomas das folhas demonstraram uma menor reprogramação gênica para o genótipo Embrapa 48, sugerindo que a tolerância à seca resulta de um certo nível de transcritos que predispõem a planta mesmo antes do início da seca. A tolerância também pode ser atribuída a genes envolvidos no processo de biossíntese da parede celular em resposta à seca. Assim, propomos uma hipótese de que as plantas do genótipo tolerante expostas ao déficit hídrico exibem mudanças transcricionais que são resultantes de modificações da parede celular pelo aumento de cadeias laterais dos polímeros pécticos ramnogalacturonano II, formando géis hidratados capazes de limitar o dano às células nas folhas. Houve uma manutenção do crescimento radicular e redução do crescimento relativo da parte aérea no estresse severo, além de maiores níveis radiculares de ácido abscísico. A análise diferencial das proteínas de raízes apresentaram maior abundância de proteínas relacionado a respiração, metabolismo antioxidativo e metabolismo de aminoácidos, sugerindo que o estado da água é mantido nas raízes do genótipo Embrapa 48 por meio do acúmulo de solutos orgânicos, como aminoácidos, que ajudam a manter o fluxo de água do solo para a planta, aumentando o teor relativo de água nas raízes do genótipo tolerante. Concluímos que a triagem de características radiculares e foliares, bem como a identificação de genes, proteínas e metabólitos envolvidos, foram essenciais para se obter uma melhor compreensão do mecanismo de tolerância à seca do genótipo Embrapa 48. Palavras-chaveŚ Fisiologia vegetal. Transcriptoma. Tolerância à seca.Item Análise proteômica e metabolômica de soja: aspectos moleculares da tolerância a seca em plantas transgênicas expressando BiP(Universidade Federal de Viçosa, 2016-02-04) Coutinho, Flaviane Silva; Ramos, Humberto Josué de Oliveira; http://lattes.cnpq.br/5823859828589031Dentre os fatores ambientais, a seca é uma das principais causas na limitação da produção agrícola. Alguns fatores, como indicadores de expansão da área de plantio e alterações climáticas, evidenciam a necessidade de desenvolvimento de genótipos mais tolerantes. Nosso grupo de pesquisa na Universidade Federal de Viçosa (UFV) tem observado que a chaperona molecular BiP atua em respostas a estresses no retículo endoplasmático (ER) e osmótico, conferindo uma maior tolerância à seca. Neste trabalho, foram caracterizados os perfis proteômicos e metabólicos de plantas transgênicas de soja superexpressando a chaperona molecular BiP e de sua isolinha por eletroforese 2DE-MS e GC/MS, respectivamente. E análise de hormônios utilizando LC-MS. Plantas transgênicas apresentaram uma maior abundância relativa de proteínas relacionadas à fotossíntese, o que sustenta a hipótese que estas plantas estão predispostas geneticamente e fisiologicamente a suportar períodos de seca. Ao contrário do genótipo selvagem, plantas transgênicas não apresentaram mudanças significativas em proteínas relacionadas à glicólise, respiração e estresse oxidativo, o que evidencia uma menor percepção do estresse pelo genótipo geneticamente modificado. O acúmulo intracelular de solutos osmoticamente ativos pode ser um importante mecanismo de ajuste adotado pelas plantas transgênicas. Como evidenciado pelos perfis metabólicos, o acúmulo de aminoácidos pode ser o mecanismo responsável pela manutenção da turgescência celular no genótipo transgênico. Este mecanismo protetor pode possibilitar que a fotossíntese e outras atividades fisiológicas sejam mais operantes em condições de seca. Em condições de déficit hídrico, o ácido salicílico parece ter considerável importância em induzir efeitos de proteção na planta transgênica, podendo ter uma possível ação antagonista ao ácido jasmônico.