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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.11.2013.tde-22082013-112158
Documento
Autor
Nome completo
Mariana de Almeida Barbosa
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2013
Orientador
Banca examinadora
Carrer, Helaine (Presidente)
Peres, Lazaro Eustaquio Pereira
Silva, Marcelo de Almeida
Título em português
Plantas de cana-de-açúcar (Saccharum spp.) transformadas geneticamente com o gene AtBI-1 submetidas ao déficit hídrico em casa-de-vegetação
Palavras-chave em português
Ascorbato peroxidase
Bi-1
Catalase
Morte celular programada
Prolina
Transformação genética de plantas
Resumo em português
A cana-de-açúcar é uma das principais culturas agrícolas no cenário econômico e social brasileiro. Na cultura de cana-de-açúcar o estresse hídrico é o principal fator limitante para o aumento de produtividade, sendo responsável por alterações fisiológicas, bioquímicas e moleculares nas plantas, que podem deflagrar perturbações metabólicas que ativam a morte celular programada (MCP). Sabendo-se que o gene BI-1 apresenta o potencial de reduzir os efeitos da MCP desencadeado por estresses bióticos e abióticos em plantas, este trabalho teve como objetivo analisar plantas transgênicas de cana-de-açúcar que expressam o gene BI-1 de Arabidopsis thaliana (AtBI-1) em condições de estresse hídrico. Também, plantas transgênicas e controle foram inoculadas com o fungo Puccinia melanocephala demonstrando que o processo de transformação genética com o gene AtBI-1 alterou as características pré existentes de resistência a ferrugem marrom nas plantas transgênicas. Os estudos de tolerância ao défict hídrico foram realizados em dois experimentos, o experimento 1 com plantas transgênicas e controles de 90 dias e o experimento 2 com plantas de 60 dias. Plantas do experimento 1 foram analisadas quanto características morfológicas como número de estômatos e tricomas, altura e circunferência do colmo e após ficarem 24 dias sem água foram analisadas quanto a taxa fotossintética, comportamento estomático e conteúdo relativo de água nas folhas, enquanto no experimento 2 as plantas foram analisadas quanto aos teores de prolina, atividades das enzimas guaiacol peroxidase (GPOX), ascorbato peroxidase (APX) e catalase (CAT) após as plantas ficarem 17 dias sob déficit hídrico. Estas enzimas estão envolvidas em processos de desativação de elementos ativos de oxigênio. Os resultados demonstraram que as plantas transgênicas expressando o gene AtBI-1 possuem fenótipo de menor altura, e maior taxa fotossintética, maior comportamento estomático e maior conteúdo relativo de água nas folhas, e assim apresentam maior tolerância ao déficit hídrico que plantas controle. Contudo, houve baixo acúmulo de prolina, baixa atividade da GPOX, APX e CAT nas plantas transgênicas durante o estresse hídrico comparada com as plantas controle do mesmo tratamento. Porém foi observado alta atividade constitutiva da catalase nas plantas transgênicas. A atividade da catalase nestas plantas transgênicas sugere a possibilidade da interação entre AtBI-1 e calmudolinas. Futuros estudos podem contribuir para elucidar se a proteína BI-1 é essencial para a ativação das catalases por calmudolinas.
Título em inglês
Plants of sugarcane (Saccharum spp.) genetically transformed with the gene AtBI- 1 subjected to water deficit in green-house
Palavras-chave em inglês
Ascorbate peroxidase
Bi-1
Catalase
Genetic transformation of plants
Programmed cell death
Proline
Resumo em inglês
Sugarcane is one of the main agricultural crops in the Brazilian social and economic scenario. Water stress in the culture of sugarcane is the main limiting factor for increasing productivity accounting for physiological, biochemical and molecular plants that can trigger metabolic disturbances activating programmed cell death (MCP). Knowing that the BI-1 gene has the potential to reduce the effects of MCP triggered by biotic and abiotic stresses in plants, this study aimed to analyze transgenic sugarcane that express the BI-1 gene of Arabidopsis thaliana (AtBI-1) under water stress. Also, transgenic and control plants were inoculated with Puccinia melanocephala fungus demonstrating that the genetic transformation process with the AtBI-1 gene altered the pre-existing characteristics of brown rust resistance in transgenic plants. Studies of tolerance to water deficit were performed in two experiments, the experiment 1 was prepared with transgenic and control plants with 90 days and the experiment 2 used plants with 60 days. Plants from experiment 1 were analyzed as for morphological characteristics such as number of stomata and trichomes, height and diameter of stem after plants being under water for 24 days as were analyzed photosynthetic rate, stomatal behavior, relative water content in leaves while in the experiment 2, plants were analyzed for the levels of proline, enzyme activities of guaiacol peroxidase (GPOX), ascorbate peroxidase (APX) and catalase (CAT) under water deficit for 17 days. These enzymes are involved in deactivation of active elements oxygen. The results demonstrated that the transgenic plants expressing the AtBI-1 gene presented the phenotype of lower height, higher index of leaf area, higher photosynthetic rate, higher stomatal behavior and higher relative water content in leaves than control plants increasing tolerance to drought stress. However, there were low levels of proline, low activity of GPOX activity, APX and CAT in transgenic plants during drought stress compared to control plants of the same treatment, but the observed high constitutive activity of catalase in transgenic plants. Catalase activity in these transgenic plants suggests the possibility of interaction between AtBI-1 and calmudolinas. Future studies may contribute to understand whether the BI-1protein is essential for the activation of catalase by calmudolinas.
 
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Data de Publicação
2013-09-03
 
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