Alterações fisiológicas em plantas de batata com metabolismo alterado de sacarose - Antunes, Werner Camargos (Universidade Federal de Viçosa, 2005)
A importância relativa da sacarose na osmorregulação das células- guarda (CG) bem como o papel fisiológico da sintase da sacarose (SuSy) em folhas permanece pouco entendido. Neste trabalho, foram investigadas estas questões via análises dos efeitos da modulação da atividade sacarolítica em CG e, conjuntamente, com uma caracterização fenotípica dos efeitos da redução da expressão do gene da SuSy em plantas transgênicas. Análises de trocas gasosas e de parâmetros biométricos em plantas de batata (Solanum tuberosum L. Désirée) transgênicas antisenso da isoforma SuSy 3, sob controle do promotor constitutivo CaMV 35S, e plantas com superexpressão do gene de invetase de levedura sob controle do promotor S1Δ4, específico de CG, foram investigadas. Por um lado, observou-se redução da condutância estomática (g s ) e uma ligeira redução na taxa da assimilação líquida de CO 2 (A) com a redução na atividade sacarolítica em CG (i.e., plantas SuSy 3 antisenso); o fenótipo oposto foi observado nas plantas transgênicas com aumento da atividade sacarolítica especificamente em CG (i.e., plantas com superexpressão da invertase). Os aumentos em A nas plantas com superexpressão da invertase pôde ser explicado como resultante de menores limitações estomáticas à fotossíntese, em relação aos das plantas-controle. Entretanto, as mudanças em A não foram relacionadas com alterações nas taxas máximas de assimilação do CO 2 derivadas de curvas A/C i daqueles genótipos. A redução moderada em A nas plantas SuSy 3 antisenso foi acompanhada por incrementos na área foliar e massa seca da parte aérea, o quê, provavelmente, poderia estar relacionada com a redução na densidade dos tubérculos. Ainda, plantas SuSy 3 antisenso apresentaram aumentos na atividade da sintase da sacarose-fosfato (SPS) e pirofosforilase da ADP-glicose (AGPase), e um decréscimo na atividade da SuSy e invertases ácidas, refletindo em aumentos nos teores de sacarose e amido nas folhas. Os aumentos nas atividades da SPS e da AGPase podem estar ligados à redução no teores de ortofosfato inorgânico. Não foram observads mudanças significativas na composição da parede celular do limbo foliar. Por outro lado, nas plantas com superexpressão da invertase, nenhuma das mudanças nas atividades enzimáticas e nos níveis de açúcares analisados foi observada. Ressalta-se um incremento nos teores do ácido 3-fosfoglicérico e hexoses-P. Analisando-se em conjunto, estes resultados suportam a hipótese de que mudanças em g s foram principalmente devido a mudanças no metabolismo de sacarose, exclusivamente em CG. Não se obteve evidências, neste trabalho, de que a SuSy 3 possa estar envolvida significativamente na síntese de parede celular nas folhas.

The relative importance of sucrose in guard-cell (GC) osmoregulation as well as the physiological role of sucrose synthase (SuSy) in leaves is still not understood. In this work, these questions were addressed by analyzing the effects of modulation of sucrolitic activities in GC, in addition to phenotypically characterizing the effects of its gene expression downregulation in transgenic plants. Detailed analysis of gas exchange and growth parameters of antisense potato plant (Solanum tuberosum L. cv. Désirée) for isoform 3 of SuSy (SuSy 3), under the control of 35S promoter, and sense potato plants expressing yeast invertase under the control of the S1Δ4, GC-specific promoter, were performed. Stomatal conductance (g s ) decreased to a greater extent than the net CO 2 assimilation rate (A) in transgenic plants with reduction in sucrolitic activity in GC (i.e., SuSy 3 antisense plants); an opposite phenotype was found in transgenic plants with increased sucrolitic activity exclusively in GC (i.e., sense invertase plants). The increase in A in sense invertase plants could be explained as a result of smaller stomatal restrictions to photosynthesis than in control plants. However, changes in A were not followed by changes in maximal net carbon assimilation rates, as obtained from A/C i curves. The moderate decrease in A in SuSy 3 antisense plants was accompanied by an increase in leaf both area and dry weight of leaves and stem, which probably could be linked to a reduction in total tuber density. Leaves from SuSy 3 antisense plants showed increases in sucrose-phosphate synthase (SPS) and ADP-glucose pyrophosphorylase (AGPase), and decreases in SuSy and acid invertases activities. The enzymatic changes led to increases in leaf sucrose and starch levels. The increase in SPS and AGPase activities could be linked to a reduction in inorganic orthophosphate content. There were no significant changes in both cellulose levels and cell-wall composition. None of these changes in plants expressing yeast invertase were found, but a significant increase in phosphoglyceric acid and hexoses-P contents was observed. Taken together, these results support the hypothesis that changes in g s is due mainly to changes in sucrose metabolism exclusively in GC; also, no evidence for an important role of SuSy 3 isoform in cell-wall synthesis in leaves could be herein found.
Physiological changes in potato plants with altered sucrose metabolism
Keywords: Sacarose; Fotossíntese; Células - Metabolismo; Batata; Enzimas - Regulação; Fisiologia vegetal; Ciências Agrárias