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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2020.tde-18052020-135313
Document
Auteur
Nom complet
Fabia Barbosa da Silva
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
Piracicaba, 2020
Directeur
Jury
Oliveira, Ricardo Ferraz de (Président)
Costa, Ernane José Xavier
Macedo, Francynes da Conceicao Oliveira
Machado, Eduardo Caruso
Titre en portugais
Sinais elétricos em microtomateiros mutantes em ABA: aspectos eletrofisiológicos e metabólicos sob diferentes condições hídricas
Mots-clés en portugais
Ácido abscísico
Comunicação
Medicação extracelular
Potencial de ação
Sinalização elétrica
Resumé en portugais
A pesquisa sobre a sinalização em plantas tradicionalmente se concentra no papel dos fitohôrmonios, ondas de cálcio e espécie reativas de oxigênio como moléculas sinalizadoras de longa distância. No entanto, sabe-se que as plantas têm a capacidade de gerar sinais elétricos necessários nas comunicações intra e intercelulares em resposta a diferentes fatores ambientais, como luz, ferimentos, estresse hídrico e fotoperiodismo. No entanto, ainda não está claro se a comunicação elétrica está ligada à presença de outras vias de sinalização como a via do ácido abscísico ou, ainda, se durante períodos de estresse, como o déficit hídrico, o ajuste metabólico está relacionado com a geração de sinais elétricos após a reidratação das plantas. Sendo assim, objetivou-se com este trabalho caracterizar os sinais elétricos gerados em plantas de tomateiros mutantes em ácido abscísico e identificar as mudanças eletrofisiológicas e metabólicas que estejam associadas à propagação de sinais elétricos na resposta à seca e ao estímulo de reidratação nestas plantas. Foram realizados três estudos independentes para avaliar a geração de sinais elétricos em microtomateiros, cultivar Micro-Tom (MT) do tipo selvagem (MTwt) e dos mutantes isogênico MTnotabilis (MTnot) e transgênico MTsp12::NCED (MTNCED). O primeiro estudo avaliou quais sinais elétricos são gerados espontaneamente e evocados via estímulo elétrico. O segundo e o terceiro estudo foram realizados para avaliar o efeito do déficit hídrico e do estímulo de reidratação nas trocas gasosas, no metabolismo e na geração de potenciais de ação nos microtomateiros e, ainda, o efeito dos sinais elétricos nas respostas fisiológicas. Potenciais de ação espontâneos foram observados com maior frequência no MTnot em comparação ao MTwt e MTNCED. Por outro lado, potenciais de variação espontâneos ocorreram com maior frequência no MTNCED, demonstrando que o ABA influencia na propagação do sinal. Além disso, a exposição das plantas ao déficit hídrico induziu uma despolarização crescente do potencial elétrico da membrana plasmática em Mtwt e MTnot, o que contribuiu na geração de potenciais de ação após a aplicação do estímulo de reidratação. No MTwt, o sinal elétrico induziu aumento na taxa fotossintética, condutância estomática e taxa transpiratória. Em contraste, as variáveis de trocas gasosas foram reduzidas nos mutantes em ABA. Adicionalmente, os maiores níveis de ácido glutâmico, asparagina e GABA sob déficit hídrico podem ter influenciado na indução e propagação do sinal elétrico em MTnot.
Titre en anglais
Electrical signals in ABA mutant microtomatos: electrophysiological and metabolic aspects under different water conditions
Mots-clés en anglais
Abscisic acid
Action potential
Communication
Electrical signaling
Extracellular medication
Resumé en anglais
Research on plant signaling has traditionally focused on the role of phytohormones, calcium waves and reactive oxygen species as long-distance signaling molecules. However, it is known that plants have the ability to generate electrical signals necessary for intra and intercellular communications in response to different environmental factors, such as light, injuries, water stress and photoperiodism. However, it is not yet clear whether electrical communication is linked to the presence of other signaling pathways such as the abscisic acid pathway, or whether, during periods of stress, such as water deficit, metabolic adjustment is related to the generation of electrical signals after rehydration of the plants. Therefore, the objective of this work was to characterize the electrical signals generated in plants of mutant tomato plants in abscisic acid and to identify the electrophysiological and metabolic changes that are associated with the propagation of electrical signals in response to drought and the rehydration stimulus in these plants. Therefore, the objective of this work was to characterize the electrical signals generated in plants of mutant tomato plants in abscisic acid and to identify the electrophysiological and metabolic changes that are associated with the propagation of electrical signals in response to drought and the rehydration stimulus in these plants. Three independent studies were carried out to evaluate the generation of electrical signals in microtomatoes, cultivar Micro-Tom (MT) of the wild type (MTwt) and of the isogenic mutants MTnotabilis (MTnot) and transgenic MTsp12::NCED (MTNCED). The first study evaluated which electrical signals are spontaneously generated and evoked via electrical stimulus. The second and third studies were carried out to evaluate the effect of water deficit and the rehydration stimulus on gas exchange, metabolism and the generation of action potentials in microtomatoes and also the effect of electrical signals on physiological responses. Spontaneous action potentials were observed more frequently in MTnot compared to MTwt and MTNCED. On the other hand, spontaneous variation potentials occurred more frequently in MTNCED, demonstrating that ABA influences signal propagation. In addition, the plants exposed to water deficit induced an increasing depolarization of the electrical potential of the plasma membrane in MTwt and MTnot, which contributed to the generation of action potentials after the application of the rehydration stimulus. In MTwt, the electrical signal induced an increase in photosynthetic rate, stomatal conductance and transpiration. In contrast, gas exchange traits were reduced in ABA mutants. Additionally, the higher levels of glutamic acid, asparagine and GABA under water deficit may have influenced the induction and propagation of the electrical signal in MTnot.
 
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Date de Publication
2020-05-20
 
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