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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2019.tde-20191220-143709
Document
Author
Full name
Fernanda Salvato
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2010
Supervisor
Title in Portuguese
Identificação de proteínas diferencialmente expressas na região cambial de Eucalyptus grandis durante a indução da formação da madeira de reação
Keywords in Portuguese
EUCALIPTO
EXPRESSÃO GÊNICA
MADEIRA DE REAÇÃO
PROTEÍNAS
Abstract in Portuguese
A madeira é um tecido complexo e variável que se encontra sob o controle dos diversos estádios de desenvolvimento e do ambiente. Um modelo experimental freqüentemente utilizado para o estudo do processo da formação da madeira tem sido a indução da formação da madeira de reação. A madeira de reação é formada em resposta a um estímulo gravitacional e está associada com um aumento na taxa de crescimento, modificação química e estrutural na parede celular das fibras. A madeira de reação formada no lado superior do tronco inclinado é chamada de madeira de tração, enquanto que a madeira formada no lado inferior do tronco inclinado é chamada de madeira oposta. Uma das principais características da madeira de tração é a deposição de uma camada gelatinosa na parede celular secundária, que é rica em celulose altamente cristalina. Com o objetivo de caracterizar as alterações na expressão gênica e no perfil de proteínas durante a formação da madeira de reação em Eucalyptus grandis, árvores de 1,8 anos de idade foram inclinadas sob um ângulo fixo (45º) e amostras da região cambial foram coletadas após 15, 30 e 60 dias da região do tronco com a curvatura mais acentuada. Proteínas e RNA foram extraídos da região do xilema em diferenciação da madeira de tração e da madeira oposta, e foram comparadas às da madeira normal (controle) utilizando uma abordagem proteômica (géis 2D e LC-MS/MS) e PCRsq. As análises foram focadas em genes e proteínas relacionadas à modificação e formação da parede celular. 480 spots de proteínas foram identificados e classificados em categorias funcionais, com particular atenção dada às proteínas relacionadas ao metabolismo de UDP-açúcares (incluindo a biossíntese de celulose), biossíntese de lignina e citoesqueleto. Além disso, a expressão relativa dos transcritos relacionados à biossíntese de celulose e lignina, ao metabolismo de pectinas e ao citoesqueleto foram analisadas através de PCRsq na madeira controle, de tração e oposta. Diversas diferenças no padrão de expressão de genes e proteínas envolvidas nas mudanças estruturais e da composição da parede celular secundária em relação à madeira normal foram observadas ao longo do período de indução. A deposição da camada G foi observada após 60 dias de indução da madeira de tração, através de secções transversais coradas com safranina e azul de astra. Ao longo do tempo de indução, os resultados sugerem um aumento no fluxo do carbono para a biossíntese de lignina na madeira oposta e para a biossíntese de celulose na madeira de tração. Assim, este trabalho resultou na caracterização dos perfis de expressão de proteínas e genes envolvidos nos mecanismos moleculares da formação da madeira sob estresse gravitacional e mais precisamente no remodelamento da parede celular secundária durante a formação da camada G.
Title in English
Differentially expressed proteins identified inthe cambial region of Eucalyptus grandis during reaction wood formation
Abstract in English
Wood is a complex and highly variable tissue under developmental and environmental control. Usually, an experimental model used to study wood formation is the induction of reaction wood formation. Reaction wood is formed to response a gravitational stimuli and is associated with an increased growth rate, modified fiber cell walls chemistry and structure. The reaction wood formed in the upper side of a bent trunk is called tension wood, and that one formed in the lower side is called opposite wood. One of the main characteristics of tension wood is the deposition of gelatinous layer (G layer) on the secondary cell wall, which is rich in highly crystalline cellulose. With the aim to characterize the changes in gene expression and protein profile during tenson wood formation in Eucalyptus grandis, 1,8 year-old trees were bent at a fixed angle (45º) and samples from the cambial region taken after 15, 30 and 60 days in the region of the trunk with the most accentuated curve. Proteins and RNA were extracted from the differentiating xylem region of the tension wood and opposite wood and were compared to those of normal wood (control) using 2D electrophoresis (LC-MS/MS) and sqPCR. The analysis was focused on genes and proteins related to the modification and formation of the cell wall. 480 spots of proteins were extracted, identified and classified into functional categories, with particular attention to those related to nucleotide sugar metabolism (including cellulose), lignin biosynthesis and the cytoskeleton. In addition, the relative expression of transcripts related to cellulose and lignin biosynthesis pectin metabolism and the cytoskeleton were analyzed by sqPCR in control, tension and opposite wood. Several differences in the expression pattern of genes and proteins involved in structural and secondary cell wall composition changes were observed when compared to normal wood during the induction period. The deposition of G layer was observed after 60 days of tension wood induction using transversal sections stained with safranin-astra blue. Throughout the induction period, the results suggest an increase in the flow carbon for lignin biosynthesis in the opposite wood and for cellulose biosynthesis in the tension wood. Therefore, the results of this work characterize the protein and gene expression profiles involved in the molecular mechanisms underlying wood formation under gravitational stress and, more specifically, in secondary cell wall remodeling during G layer formation.
 
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SalvatoFernanda.pdf (14.81 Mbytes)
Publishing Date
2019-12-20
 
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