Caracterização fisiológica e análise proteômica diferencial de genótipos de soja submetidos a deficit hídrico

• Main Author: Mesquita, Rosilene Oliveira
• Other Authors: Barros, Everaldo Gonçalves de
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Viçosa 2016
• Subjects: Glicine Max; Déficit hídrico; Eletroforese; Espectrometria de massa; Fisiologia Vegetal
• Online Access: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/7862

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas ([e-mail]) on 2016-06-13T16:49:11Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2589446 bytes, checksum: 488587dd7434b0b05eec49788b376b0b (MD5) === Made available in DSpace on 2016-06-13T16:49:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2589446 bytes, checksum: 488587dd7434b0b05eec49788b376b0b (MD5) Previous issue date: 2010-02-18 === Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior === Entre os fatores abióticos que limitam a produtividade das plantas destaca-se a disponibilidade hídrica do solo. Compreender os mecanismos como plantas respondem ao estresse hídrico é crucial para prever os impactos das alterações climáticas sobre a produtividade das culturas e dos ecossistemas. O presente trabalho teve por objetivo identificar proteínas cuja alteração de sua expressão esteja associada à maior tolerância a seca em soja e que permita fornecer evidencias sobre mecanismos moleculares e fisiológicos envolvidos na resposta ao deficit hídrico em soja, caracterizando fisiologicamente os genótipos contrastantes. As plantas foram avaliadas em condições de plena irrigação (controle) e sob deficit hídrico imposto pela suspensão da irrigação até que as plantas atingissem um potencial hídrico na antemanhã (ψ am ) de -1,0 MPa (moderado) e -1,5MPa (severo). As plantas do cultivar BRS 16 (sensível à seca) alcançaram o ψ am com uma média de atraso de dois dias para ambos os níveis de deficit em relação ao cultivar Embrapa 48 (tolerante à seca). Estes resultados são consistentes com uma melhor economia hídrica no cultivar tolerante. As análises de trocas gasosas e fluorescência da clorofila a mostraram que estes cultivares exibem mecanismos diferenciais em resposta às condições de deficit hídrico. Sob estresse moderado, a fotossíntese (A) foi maior no cultivar tolerante, embora não fosse detectada diferença em condutância estomática (gs) e na razão Ci/Ca entre os cultivares. A redução proporcional da transpiração (E) sob estresse hídrico progressivo sempre foi menor no cultivar tolerante, contribuindo para que o mesmo tenha tido sempre um maior nível de eficiência do uso da água. Na ausência de estresse e sob deficit hídrico moderado, houve um paralelismo entre a redução da A e a ETR, mostrando sempre o cultivar tolerante as maiores taxas. Quando sob condições de deficit hídrico, ambos os cultivares apresentaram um aumento na fração de luz absorvida que não é dissipada termicamente e nem utilizada na fase fotoquímica do FSII (P E ). Analisando a fração de luz absorvida que é dissipada termicamente (D), o cultivar tolerante Embrapa 48 apresentou menores valores de D, quando comparados ao cultivar sensível BRS 16, tanto em condições irrigadas, quanto sob deficit. Entretanto este aparente excesso de energia não foi traduzido em dano oxidativo, sugerindo que os mecanismos antioxidativos teriam uma maior atividade frente a maior geração de espécies reativas de oxigênio no cultivar sensível. As proteínas diferencialmente expressas de folhas de soja foram analisadas através de géis bidimensionais associados a identificação por espectrometria de massas (MALDI-TOF-TOF). Os dados da análise proteômica diferencial dos cultivares contrastantes revelam que existe uma modulação na expressão de proteínas com destaque para proteínas do metabolismo, como as de síntese de aminoácidos e fotossintéticas, as quais mostraram-se mais abundantes no cultivar tolerante tanto na condição irrigada como sob deficits, sendo que sob estresse severo houve uma redução na expressão de proteínas Fe-SOD relacionadas ao estresse oxidativo, o que confirma os dados de maior atividade enzimática desta enzima no cultivar sensível, nestas condições. O estudo do proteoma diferencial no cultivar tolerante apresentou somente duas proteínas com possíveis funções na sinalização da resposta ao estresse hídrico. Uma delas é a anexina 1, expressa em maiores níveis sob estresse moderado. A outra proteína de sinalização induzida no cultivar Embrapa 48 sob estresse hídrico é uma proteína da classe do fator transcricional MYB R2R3. Este trabalho ilustra o valor do uso combinado de estudos fisiológicos associados à análise do proteoma diferencial. Melhor encadeamento de evidencias é obtido, e uma seleção mais clara de mecanismos de tolerância potenciais pode ser realizada, apesar do limitado numero de proteínas de função conhecidas identificadas como diferencialmente expressas. === Among the abiotic factors that limit plant productivity stands out the soil water availability. Understanding the mechanisms how plants respond to drought stress is crucial for predicting the impacts of climate change on crop productivity and ecosystem. This study aimed to identify proteins whose change in expression is associated with greater tolerance to drought in soybean and that can provide evidence about physiological and molecular mechanisms involved in the response to water deficit in soybean, characterizing physiologically contrasting genotypes. The plants were evaluated under full irrigation (control) and under water deficit imposed by suspending irrigation until the plants reached a water potential at predawn (ψ am ) of -1.0 MPa (moderate) and -1.5 MPa (severe ). Plants of the cultivar BRS 16 (sensitive to drought) ψ am reached with an average delay of two days for both levels of deficit in relation to cultivar Embrapa 48 (drought tolerant). These results are consistent with improved water economy in the tolerant cultivar. The analysis of gas exchange and chlorophyll fluorescence showed that these cultivars exhibit differential mechanisms in response to water deficits. Under moderate stress, photosynthesis (A) was higher in tolerant cultivar, though not detect any difference in stomatal conductance (g s ) and Ci/Ca between the cultivars. The proportional reduction in transpiration (E) under progressive water stress was always lower in the tolerant cultivar, contributing to it has always had a higher level of efficiency of water use. In the absence of stress and under moderate water deficit, there was a parallelism between the reduction of A and ETR, always showing the highest rates tolerant cultivar. When under water deficits, both cultivars showed an increase in the fraction of light absorbed that heat is not dissipated and not used in phase photochemistry of PSII (PE). Looking at the fraction of light absorbed that is dissipated thermally (D), the tolerant cultivar had lower values of D, when compared to the sensitive cultivar, both in irrigated conditions, and under deficit. However, this apparent excess energy has not been translated into oxidative damage, suggesting that the mechanisms would have a higher antioxidant activity against higher generation of reactive oxygen species in sensitive genotype. The proteins differentially expressed in soybean leaves were analyzed by two-dimensional gels associated with identification by mass spectrometry (MALDI-TOF-TOF). Data from the differential proteomic analysis of contrasting cultivars show that there is a modulation in the expression of proteins with emphasis on protein metabolism, such as amino acid synthesis and photosynthesis, which were more abundant in both the tolerant cultivar under irrigated condition as deficits, and under severe stress there was a reduction in the expression of Fe-SOD proteins related to oxidative stress, which confirms the data of higher enzyme activity of this enzyme in sensitive genotype under these conditions. The study of proteome differential tolerant cultivar showed only two proteins with potential roles in signaling in response to water stress. One is annexin 1, expressed at higher levels under moderate stress. The other signaling protein induced in Embrapa 48 under water stress protein is a class of R2R3 MYB transcription factor. This work illustrates the value of combined use of physiological studies related to analysis of proteome differential. Best chain of evidence is obtained, and a lighter selection of potential mechanisms of tolerance can be achieved despite the limited number of proteins of known function identified as differentially expressed. === Dissertação antiga