Nesi, Adriano NunesSilva, Julianna Xavier de Brito2023-11-232023-11-232023-07-31SILVA, Julianna Xavier de Brito. O papel do carreador mitocondrial de citrato/isocitrato (SFC1) nas respostas a estresses abióticos em Arabidopsis thaliana. 2023. 49 f. Dissertação (Mestrado em Fisiologia Vegetal) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2023.https://locus.ufv.br//handle/123456789/31809O transportador mitocondrial SFC1 catalisa o transporte de citrato do citosol para a matriz mitocondrial através da membrana interna em troca de isocitrato. Este carreador é o único transportador conhecido capaz de realizar o transporte de citrato/isocitrato em plantas. Apesar da função bioquímica ser conhecida a importância do SFC1 para o crescimento e desenvolvimento de plantas sob condições de estresses abióticos ainda é desconhecida. Em solos ácidos, o alumínio (Al 3+ ) torna-se disponível para as plantas em concentrações tóxicas afetando negativamente o crescimento e desenvolvimento das raízes e da planta como um todo. Como o citrato e o isocitrato são importantes para os mecanismos de tolerância ao Al 3+ e são produzidos principalmente pelo ciclo TCA na matriz mitocondrial, o transporte desses ácidos orgânicos via carreador SFC1 nos tecidos radiculares pode ser essencial nas respostas fisiológicas da planta ao Al 3+ em níveis tóxicos. Também se espera que o transportador SFC1 tenha um papel relevante em situações de restrição do fornecimento de carbono, como durante a senescência induzida por escuro. Nesta situação o metabolismo do carbono e do nitrogênio passam a fornecer substratos alternativos para o processo respiratório que talvez envolva transporte de ácidos orgânicos via SFC1. Em condições ideais para Arabidopsis, a baixa expressão do SFC1 altera o metabolismo do nitrogênio sugerindo que o transporte adequado de citrato via SFC1 também pode desempenhar uma função importante durante períodos de baixa disponibilidade de carbono. Tendo em conta todas estas informações este trabalho teve como hipótese principal que o transporte de citrato/isocitrato via SFC1 é importante para as respostas fisiológicas de Arabidopsis cultivadas na presença de Al em níveis tóxicos, bem como durante o processo de senescência induzida pelo escuro prolongado. Portanto, neste trabalho realizou-se experimentos com raízes, por ser o órgão mais afetado pelo Al e por ter alta expressão de SFC1; e experimento de escuro prolongado para induzir deficiência de carbono e o processo de senescência, ativando processos de autofagia celular associados com degradação de proteínas e de aminoácidos. Para isso, linhagens de Arabidopsis com reduzida expressão de SFC1 foram utilizadas nos experimentos com Al 3+ em níveis tóxicos. Parâmetros biométricos e respostas histoquímicas ao Al 3+ e a formação de espécies reativas de oxigênio (ROS) foram avaliadas nos tecidos radiculares. No experimento de senescência induzida foram usados os mesmos genótipos e parâmetros biométricos, fisiológicos e bioquímicos foram determinados e utilizados para avaliar as repostas à esta condição. O nível de redução na expressão de SFC1 obtido nas linhas antisenso não influenciou o crescimento radicular na presença de Al 3+ , porém aumentou a produção de ROS nessa condição. Ao passo que sua deficiência na condição de escuro aumentou a degradação de proteínas e consumo de aminoácidos, bem como de amido; retardou a senescência e acelerou a recuperação das plantas após o estresse. Em conjunto os resultados sugerem que o transporte de citrato/isocitrato pelo transportador SFC1 não tem um papel fundamental no crescimento radicular sob estresse por Al 3+ . Adicionalmente, os resultados referentes aos experimentos com deficiência de carbono, indicam que o transporte de citrato/isocitrato via SFC1 mantêm a atividade mitocondrial pela via clássica, usando em menores proporções de intermediários provenientes das vias alternativas. Palavras-chave: Transportadores. Ácidos Metabolismo mitocondrial. Respiração. orgânicos. Estresses abióticos.The mitochondrial transporter SFC1 catalyzes the transport of citrate from the cytosol into the mitochondrial matrix across the inner membrane in exchange for isocitrate. This carrier is the only known carrier capable of carrying out citrate/isocitrate transport in plants. Although the biochemical function is known, the importance of SFC1 for plant growth and development under abiotic stress conditions is still unknown. In acidic soils, aluminum (Al 3+ ) becomes available to plants in toxic concentrations, negatively affecting the growth and development of roots and the plant as a whole. As citrate and isocitrate are important for Al 3+ tolerance mechanisms and are mainly produced by the TCA cycle in the mitochondrial matrix, the transport of these organic acids via the SFC1 carrier in root tissues may be essential in the plant's physiological responses to Al 3+ at toxic levels. The SFC1 transporter is also expected to play a relevant role in situations of restricted carbon supply, such as during dark-induced senescence. In this situation, carbon and nitrogen metabolisms provide alternative substrates for the respiratory process, which perhaps involves the transport of organic acids via SFC1. Under ideal conditions for Arabidopsis, low SFC1 expression alters nitrogen metabolism suggesting that adequate citrate transport via SFC1 may also play an important role during periods of low carbon availability. Taking into account all this information, this work had as its main hypothesis that the transport of citrate/isocitrate via SFC1 is important for the physiological responses of Arabidopsis cultivated in the presence of Al 3+ at toxic levels, as well as during the process of senescence induced by prolonged dark. Therefore, in this work, experiments were carried out with roots, as this is the organ most affected by Al and because it has a high expression of SFC1; and prolonged dark experiment to induce carbon deficiency and the senescence process, activating cellular autophagy processes associated with protein and amino acid degradation. For this, Arabidopsis strains with reduced SFC1 expression were used in experiments with Al 3+ at toxic levels. Biometric parameters and histochemical responses to Al 3+ and the formation of reactive oxygen species (ROS) were evaluated in root tissues. In the induced senescence experiment the same genotypes were used and biometric, physiological and biochemical parameters were determined and used to evaluate the responses to this condition. The level of reduction in SFC1 expression obtained in antisense lines did not influence root growth in the presence of Al 3+ , but increased ROS production in this condition. Whereas its deficiency in the dark condition increased protein breakdown and consumption of amino acids as well as starch; delayed senescence and accelerated plant recovery after stress. Taken together, the results suggest that citrate/isocitrate transport by the SFC1 transporter does not play a key role in root growth under Al 3+ stress. Additionally, the results referring to the experiments with carbon deficiency indicate that the transport of citrate/isocitrate via SFC1 maintains the mitochondrial activity through the classical pathway, using smaller proportions of intermediates from the alternative pathways. Keywords: Transporters. Organic acids. Abiotic stress. Mitochondrial metabolism. Respiration.porAcesso AbertoArabidopsis thalianaÁcidos orgânicos - TransporteEstresse (Fisiologia)MetabolismoRespiraçãoDissertaçãohttps://doi.org/10.47328/ufvbbt.2023.500Fisiologia Vegetal