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Mémoire de Maîtrise
DOI
10.11606/D.64.2013.tde-18102013-114015
Document
Auteur
Nom complet
Isabela Amaral de Camargo
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
Piracicaba, 2013
Directeur
Jury
Figueira, Antonio Vargas de Oliveira (Président)
Molinari, Hugo Bruno Correa
Ribeiro, Rafael Vasconcelos
Titre en portugais
Sistema antioxidante de cana-de-açúcar em resposta à seca
Mots-clés en portugais
Atividade enzimática
Cana-de-açúcar
Estresse oxidativo
Seca
Sistema antioxidante
Resumé en portugais
Cultivares de cana-de-açúcar com tolerância à seca e alta produtividade são desejáveis para a rápida expansão do cultivo da cana-de-açúcar em regiões caracterizadas por um período de déficit hídrico prolongado. Nas plantas, o estresse hídrico induz o dano oxidativo devido ao aumento da produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) sem o seu consequente controle. A tolerância à seca pode incluir mecanismos distintos que permitam que as plantas mantenham o metabolismo em níveis normais, exigindo um sistema antioxidante robusto para inativar ROS, o qual consiste de vias enzimáticas, incluindo superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbato peroxidase (APX), glutationa redutase (GR), glutationa-S-transferase (GST) e glutationa peroxidase (GPX). A elucidação dos mecanismos bioquímicos e moleculares adotados pela cana-de-açúcar em resposta à deficiência hídrica seria relevante para o desenvolvimento de genótipos tolerantes, contribuindo para uma redução na necessidade de água para irrigação. Duas cultivares selecionadas com base em seu comportamento contrastante na resposta à seca foram avaliadas, 'IACSP94-2094' considerada tolerante e 'IACSP97-7065' considerada sensível à seca. O déficit hídrico foi imposto via suspensão da irrigação 4 meses após o plantio em casa de vegetação. A desidratação indicada tanto pelo potencial hídrico da folha quanto pelo conteúdo relativo de água (CRA) corrobora com a redução na assimilação de CO2 (A), condutância estomática (gS), transpiração (E) em ambas as cultivares. Também foram detectadas, quedas no redimento quântico da fotoquímica do fotossistema II, que comprovam o estabelecimento do déficit hídrico para a cultivar 'IACSP94-2094', corroborado pelas análises de peroxidação lipídica, indicadora da ocorrência do estresse oxidativo. Com relação à atividade específica e expressão gênica das enzimas do sistema antioxidante, foi demonstrado que a superóxido dismutase (SOD), ascorbato peroxidase (APX) e glutationa redutase (GR) são as enzimas chave para o controle do estresse oxidativo desencadeado pela seca na cultivar tolerante. O perfil das isoformas da SOD revelou que a cultivar tolerante ('IACSP94-2094') possui um maior número de isoformas do que a cultivar sensível ('IACSP97-7065'), sendo a Fe-SOD a mais representativa. Teores de prolina e compostos fenólicos em folhas não mostraram relação direta com resposta ao déficit hídrico para a 'IACSP94-2094', e somente sob máximo déficit hídrico a 'IACSP97-7065' apresentou incrementos no teor de fenólicos, sugerindo que as cultivares podem adotar mecanismos alternativos para superar os efeitos prejudiciais da seca
Titre en anglais
Antioxidant system of sugarcane to drought response
Mots-clés en anglais
Antioxidant system
Drought
Enzymatic activity
Oxidative stress
Sugarcane
Resumé en anglais
Sugarcane cultivars with drought tolerance and high yield are highly desirable to the rapid expansion of sugarcane plantings to regions characterized by a period of prolonged water deficit. Water deficit stress in plants induces oxidative damage due to the increase of the production of reactive oxygen species (ROS) without their subsequent control. Drought tolerance may derive from distinct mechanisms that allow plants to maintain metabolism at normal levels, requiring a robust antioxidant system to inactivate ROS, which consists of enzymatic pathways including superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX), glutathione reductase (GR), glutathione S-transferase (GST) and glutathione peroxidase (GPX). The elucidation of the biochemical and molecular mechanisms adopted by sugarcane in response to water deficit would be relevant to the development of tolerant cultivars, contributing to the reduction in the requirement for irrigation. Two cultivars selected based on their contrasting behavior in response to drought were evaluated, 'IACSP94-2094' selected as tolerant, and 'IACSP97-7065' as more sensitive to drought. Water deficit was imposed by withholding water in plants 4 months after planting in the greenhouse. Water stress was indicated by both leaf water potential and the leaf relative water content (CRA), together by the reduction in CO2 assimilation (A), stomatal conductance (gS), transpiration (E) in both cultivars. A decrease in quantum yield of photochemistry from photosystem II corroborated the occurrence of water deficit for 'IACSP94-2094', together with results from lipid peroxidation analysis, indicator of oxidative stress. In relation of the specific activity and gene expression of antioxidant enzymes system, it was demonstrated that superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX) and glutathione reductase (GR) were the key enzymes controlling oxidative stress triggered by drought in the tolerant cultivar. SOD isoform activity profiles showed that the tolerant cultivar ('IACSP94-2094') displayed more isoforms than the sensitive cultivar ('IACSP97-7065'), with the Fe-SOD being the most representative. Proline and phenolic compound contents in leaves did not show direct relationship with response to drought for 'IACSP94-2094', and only under maximum water deficit 'IACSP97-7065' presented increments in the phenolics content, suggesting that cultivars can adopt alternative mechanisms to overcome the harmful effects of dry
 
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Date de Publication
2014-02-04
 
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