No description available.

O ferro é um elemento essencial para o crescimento e desenvolvimento das plantas, envolvido em processos metabólicos essenciais, como fotossíntese e respiração. Entretanto, quando livre e em excesso, pode gerar estresse oxidativo. A toxidez por excesso de ferro trata-se do maior problema nutricional em arroz alagado, sendo responsável por perdas na produtividade. Diversas estratégias para minimizar os efeitos tóxicos do ferro vêm sendo desenvolvidas, e entre elas, o uso de cultivares tolerantes é considerada a mais efetiva. Porém, poucos dados com relação à interação entre diferentes genótipos de arroz e o ambiente encontram-se disponíveis. Utilizando-se de abordagens bioquímicas e moleculares, foram analisadas as respostas de diferentes cultivares de arroz expostas a altos níveis de ferro, crescidas em campo ou em laboratório. A toxidez por excesso de ferro teve um claro efeito foto-oxidativo, levando a quedas nos teores de clorofila, bem como a danos oxidativos. Excessivos níveis de ferro levaram a um aumento na atividade de enzimas antioxidantes, bem como a alterações no estado oxidativo da célula, modificando as concentrações das formas oxidadas e reduzidas de ascorbato e glutationa. A concentração de ferro apresentou-se variável nas cultivares tolerantes testadas. Os dados obtidos indicam que possíveis mecanismos de tolerância ao excesso de ferro podem envolver a capacidade de acumular ferro em frações superiores a 3kDa, maior atividade de SOD (através da expressão diferencial de três isoformas), bem como a limitação da captura do metal, possivelmente envolvendo a lignificação e remodelamento da parede celular das células da raiz. Altos níveis de ferro levaram ao acúmulo de transcritos dos genes de ferritina, em especial de OsFER2, dependente de um passo oxidativo, bem como à expressão de outros genes relacionados a homeostase de ferro. Cinco genes pertencentes às famílias gênicas ZIP (OsZIP1, OsZIP7 e OsZIP8) e NRAMP (OsNRAMP4 e OsNRAMP5) tiveram sua expressão induzida em plantas expostas a altos níveis de ferro, sugerindo seu possível envolvimento em respostas ao excesso de ferro. Os genes OsIRT1 e OsIRT2, OsNRAMP1 e OsYS7, cuja expressão relativa foi aumentada em condições de deficiência de ferro, tiveram sua expressão reduzida em excesso de ferro. Esses genes codificam transportadores de alta afinidade por ferro, sugerindo a ocorrência de uma resposta coordenada, dependente da concentração de ferro. Plantas de cultivares de arroz distintas apresentaram diferentes mecanismos de tolerância ao excesso de ferro. / Iron is an essential nutrient for growth and development of plants, involved in important plant biological processes, such as photosynthesis and respiration. However, when free and in excessive levels inside the cell, iron can act as a pro-oxidant, leading to oxidative stress. Iron toxicity is considered the major nutritional disorder in waterlogged and lowland rice, being responsible for losses on rice production. Several management strategies have been developed to overcome iron toxicity, and the most cost-effective approach is the use of tolerant rice cultivars. Despite this, few data concerning the relation between different rice cultivars and its environment are available. Through the use of molecular and biochemical approaches, we analyzed the responses of distinct rice genotypes exposed to iron excess, cultivated in the field or in the laboratory. Iron toxicity had a clear photo oxidative damage, leading to decreases in chlorophyll levels and generating oxidative damage. Iron excess also induced the activity of antioxidant enzymes, as well as an alteration in the redox status of the cell, besides concentration varied between the studied cultivars. Mechanisms involved in the tolerance to iron toxicity may involve the capacity to accumulate iron at molecular mass fractions, a higher SOD activity (probably through the differential induction of SOD isoforms), and also the limitation of iron uptake in nutrient solution. This limitation may rely in the root cell wall remodeling and lignifications. Iron lead to an up-regulation of ferritin genes, especially OsFER2, with this induction being dependent on an oxidative step. Iron excess also lead to an induction on the relative gene expression of iron homeostasis-related genes. Five genes belonging to two distinct gene families, ZIP (OsZIP1, OsZIP7 and OsZIP8) and NRAMP (OsNRAMP4 e OsNRAMP5), were up-regulated in plants exposed to iron excess, suggesting their possible role in response to excessive amounts of iron. Interestingly, five genes (OsIRT1 and OsIRT2, OsNRAMP1 and OsYS7) up-regulated by iron deficiency, were regulated in an opposite way by iron excess. All the five genes encode proteins involved in the uptake and transport of iron, suggesting a coordinated response, depending on the iron concentration. Taken together, our results indicated that different rice cultivars can use distinct tolerance mechanisms.

O ferro é um elemento essencial para o crescimento e desenvolvimento das plantas, envolvido em processos metabólicos essenciais, como fotossíntese e respiração. Entretanto, quando livre e em excesso, pode gerar estresse oxidativo. A toxidez por excesso de ferro trata-se do maior problema nutricional em arroz alagado, sendo responsável por perdas na produtividade. Diversas estratégias para minimizar os efeitos tóxicos do ferro vêm sendo desenvolvidas, e entre elas, o uso de cultivares tolerantes é considerada a mais efetiva. Porém, poucos dados com relação à interação entre diferentes genótipos de arroz e o ambiente encontram-se disponíveis. Utilizando-se de abordagens bioquímicas e moleculares, foram analisadas as respostas de diferentes cultivares de arroz expostas a altos níveis de ferro, crescidas em campo ou em laboratório. A toxidez por excesso de ferro teve um claro efeito foto-oxidativo, levando a quedas nos teores de clorofila, bem como a danos oxidativos. Excessivos níveis de ferro levaram a um aumento na atividade de enzimas antioxidantes, bem como a alterações no estado oxidativo da célula, modificando as concentrações das formas oxidadas e reduzidas de ascorbato e glutationa. A concentração de ferro apresentou-se variável nas cultivares tolerantes testadas. Os dados obtidos indicam que possíveis mecanismos de tolerância ao excesso de ferro podem envolver a capacidade de acumular ferro em frações superiores a 3kDa, maior atividade de SOD (através da expressão diferencial de três isoformas), bem como a limitação da captura do metal, possivelmente envolvendo a lignificação e remodelamento da parede celular das células da raiz. Altos níveis de ferro levaram ao acúmulo de transcritos dos genes de ferritina, em especial de OsFER2, dependente de um passo oxidativo, bem como à expressão de outros genes relacionados a homeostase de ferro. Cinco genes pertencentes às famílias gênicas ZIP (OsZIP1, OsZIP7 e OsZIP8) e NRAMP (OsNRAMP4 e OsNRAMP5) tiveram sua expressão induzida em plantas expostas a altos níveis de ferro, sugerindo seu possível envolvimento em respostas ao excesso de ferro. Os genes OsIRT1 e OsIRT2, OsNRAMP1 e OsYS7, cuja expressão relativa foi aumentada em condições de deficiência de ferro, tiveram sua expressão reduzida em excesso de ferro. Esses genes codificam transportadores de alta afinidade por ferro, sugerindo a ocorrência de uma resposta coordenada, dependente da concentração de ferro. Plantas de cultivares de arroz distintas apresentaram diferentes mecanismos de tolerância ao excesso de ferro. / Iron is an essential nutrient for growth and development of plants, involved in important plant biological processes, such as photosynthesis and respiration. However, when free and in excessive levels inside the cell, iron can act as a pro-oxidant, leading to oxidative stress. Iron toxicity is considered the major nutritional disorder in waterlogged and lowland rice, being responsible for losses on rice production. Several management strategies have been developed to overcome iron toxicity, and the most cost-effective approach is the use of tolerant rice cultivars. Despite this, few data concerning the relation between different rice cultivars and its environment are available. Through the use of molecular and biochemical approaches, we analyzed the responses of distinct rice genotypes exposed to iron excess, cultivated in the field or in the laboratory. Iron toxicity had a clear photo oxidative damage, leading to decreases in chlorophyll levels and generating oxidative damage. Iron excess also induced the activity of antioxidant enzymes, as well as an alteration in the redox status of the cell, besides concentration varied between the studied cultivars. Mechanisms involved in the tolerance to iron toxicity may involve the capacity to accumulate iron at molecular mass fractions, a higher SOD activity (probably through the differential induction of SOD isoforms), and also the limitation of iron uptake in nutrient solution. This limitation may rely in the root cell wall remodeling and lignifications. Iron lead to an up-regulation of ferritin genes, especially OsFER2, with this induction being dependent on an oxidative step. Iron excess also lead to an induction on the relative gene expression of iron homeostasis-related genes. Five genes belonging to two distinct gene families, ZIP (OsZIP1, OsZIP7 and OsZIP8) and NRAMP (OsNRAMP4 e OsNRAMP5), were up-regulated in plants exposed to iron excess, suggesting their possible role in response to excessive amounts of iron. Interestingly, five genes (OsIRT1 and OsIRT2, OsNRAMP1 and OsYS7) up-regulated by iron deficiency, were regulated in an opposite way by iron excess. All the five genes encode proteins involved in the uptake and transport of iron, suggesting a coordinated response, depending on the iron concentration. Taken together, our results indicated that different rice cultivars can use distinct tolerance mechanisms.

O ferro é um elemento essencial para o crescimento e desenvolvimento das plantas, envolvido em processos metabólicos essenciais, como fotossíntese e respiração. Entretanto, quando livre e em excesso, pode gerar estresse oxidativo. A toxidez por excesso de ferro trata-se do maior problema nutricional em arroz alagado, sendo responsável por perdas na produtividade. Diversas estratégias para minimizar os efeitos tóxicos do ferro vêm sendo desenvolvidas, e entre elas, o uso de cultivares tolerantes é considerada a mais efetiva. Porém, poucos dados com relação à interação entre diferentes genótipos de arroz e o ambiente encontram-se disponíveis. Utilizando-se de abordagens bioquímicas e moleculares, foram analisadas as respostas de diferentes cultivares de arroz expostas a altos níveis de ferro, crescidas em campo ou em laboratório. A toxidez por excesso de ferro teve um claro efeito foto-oxidativo, levando a quedas nos teores de clorofila, bem como a danos oxidativos. Excessivos níveis de ferro levaram a um aumento na atividade de enzimas antioxidantes, bem como a alterações no estado oxidativo da célula, modificando as concentrações das formas oxidadas e reduzidas de ascorbato e glutationa. A concentração de ferro apresentou-se variável nas cultivares tolerantes testadas. Os dados obtidos indicam que possíveis mecanismos de tolerância ao excesso de ferro podem envolver a capacidade de acumular ferro em frações superiores a 3kDa, maior atividade de SOD (através da expressão diferencial de três isoformas), bem como a limitação da captura do metal, possivelmente envolvendo a lignificação e remodelamento da parede celular das células da raiz. Altos níveis de ferro levaram ao acúmulo de transcritos dos genes de ferritina, em especial de OsFER2, dependente de um passo oxidativo, bem como à expressão de outros genes relacionados a homeostase de ferro. Cinco genes pertencentes às famílias gênicas ZIP (OsZIP1, OsZIP7 e OsZIP8) e NRAMP (OsNRAMP4 e OsNRAMP5) tiveram sua expressão induzida em plantas expostas a altos níveis de ferro, sugerindo seu possível envolvimento em respostas ao excesso de ferro. Os genes OsIRT1 e OsIRT2, OsNRAMP1 e OsYS7, cuja expressão relativa foi aumentada em condições de deficiência de ferro, tiveram sua expressão reduzida em excesso de ferro. Esses genes codificam transportadores de alta afinidade por ferro, sugerindo a ocorrência de uma resposta coordenada, dependente da concentração de ferro. Plantas de cultivares de arroz distintas apresentaram diferentes mecanismos de tolerância ao excesso de ferro. / Iron is an essential nutrient for growth and development of plants, involved in important plant biological processes, such as photosynthesis and respiration. However, when free and in excessive levels inside the cell, iron can act as a pro-oxidant, leading to oxidative stress. Iron toxicity is considered the major nutritional disorder in waterlogged and lowland rice, being responsible for losses on rice production. Several management strategies have been developed to overcome iron toxicity, and the most cost-effective approach is the use of tolerant rice cultivars. Despite this, few data concerning the relation between different rice cultivars and its environment are available. Through the use of molecular and biochemical approaches, we analyzed the responses of distinct rice genotypes exposed to iron excess, cultivated in the field or in the laboratory. Iron toxicity had a clear photo oxidative damage, leading to decreases in chlorophyll levels and generating oxidative damage. Iron excess also induced the activity of antioxidant enzymes, as well as an alteration in the redox status of the cell, besides concentration varied between the studied cultivars. Mechanisms involved in the tolerance to iron toxicity may involve the capacity to accumulate iron at molecular mass fractions, a higher SOD activity (probably through the differential induction of SOD isoforms), and also the limitation of iron uptake in nutrient solution. This limitation may rely in the root cell wall remodeling and lignifications. Iron lead to an up-regulation of ferritin genes, especially OsFER2, with this induction being dependent on an oxidative step. Iron excess also lead to an induction on the relative gene expression of iron homeostasis-related genes. Five genes belonging to two distinct gene families, ZIP (OsZIP1, OsZIP7 and OsZIP8) and NRAMP (OsNRAMP4 e OsNRAMP5), were up-regulated in plants exposed to iron excess, suggesting their possible role in response to excessive amounts of iron. Interestingly, five genes (OsIRT1 and OsIRT2, OsNRAMP1 and OsYS7) up-regulated by iron deficiency, were regulated in an opposite way by iron excess. All the five genes encode proteins involved in the uptake and transport of iron, suggesting a coordinated response, depending on the iron concentration. Taken together, our results indicated that different rice cultivars can use distinct tolerance mechanisms.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:25:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Tatiane_Medeiros_Souza.pdf: 940252 bytes, checksum: 01f4b10ebe6ad084dbd24af81cf960ee (MD5) Previous issue date: 2011-02-18 / The anther culture of rice is a technique used to obtain haploid plants. This technique is useful in plant breeding because it enables breeders to obtain fully homozygous plants in one generation. Thus, important and recessive features are expressed without the need to conduct a population through several generations of selfing. Rice, cereal of great economic and social importance, when under flooding conditions may face iron toxicity. That can cause high losses in the rice crop productivity. Through crosses between genotypes with contrasting tolerance to iron and to obtain a double haploid population, it is possible to study the mechanisms involved in the toxicity of iron to rice plants. The objective of this work was to develop a double-haploid population of rice from the F1 and F2 generations from the cross between genotypes Nipponbare x BRS Atalanta and BRS Firmeza x Epagri 107. Three different culture media: N6 (2.4 D, Kinetin and Picloran), NL (2.4 D, Picloran and Kinetin) and NL (NAA and Kinetin) were tested. Three experiments were conducted. The first testing the three culture media in Nipponbare x BRS Atalanta and BRS Firmeza x EPAGRI 107. In the second, the response to anther culture with genotypes Nipponbare and BRS Atalanta on regeneration medium NL (NAA and Kinetin). The third experiment consisted of F1 of the cross Nipponbare x BRS Atalanta with the culture medium NL (NAA and Kinetin). The study focused on the influence of different sources and concentrations of iron in culture medium for in vitro cultivation of rice. The sources used were ferric EDTA and ferric sulphate in concentrations of 0.9 mM, 4.5 mM and 9.0 mM. The results obtained in double-haploid plants were more expressive in the first experiment with the 1 culture medium, where the regeneration of green plants had an efficiency rate of 0,11%. The callus induction and regeneration of green plants and albino was greater in the cross Nipponbare x BRS Atalanta. The sources and concentrations of iron tested cultivars Nipponbare and BRS Atalanta genotype showed significant differences in all variables, being the variable shoot length the one presenting the most significant differences. / A cultura de anteras de arroz é uma técnica utilizada para a obtenção de plantas haplóides. Esta técnica tem grande utilidade no melhoramento de plantas, pois possibilita a obtenção de plantas totalmente homozigotas em apenas uma geração. Desta forma, características importantes e de caráter recessivo são manifestadas sem a necessidade de conduzir uma população a várias gerações de autofecundação. O arroz, cereal de grande importância econômica e social, apresenta em condições de alagamento, toxidez ao ferro. Este estresse pode ocasionar elevadas perdas na produtividade de uma lavoura de arroz. Através de cruzamentos entre genótipos contrastantes a tolerância ao ferro e com a obtenção de uma população duplo-haplóide será possível estudar os mecanismos que envolvem a toxidez do ferro em plantas de arroz. O objetivo deste trabalho consistiu no desenvolvimento de uma população duplo-haplóides de arroz a partir da geração F1 e F2, obtida do cruzamento entre os genótipos Nipponbare x BRS Atalanta e BRS Firmeza x Epagri 107. Foram testados três meios de cultura: N6 (2,4 D, Picloran e Cinetina) NL (2,4 D, Picloran e Cinetina) e NL (ANA e Cinetina). Foram realizados três experimentos. O primeiro testando os três meios de cultura em Nipponbare x BRS Atalanta e BRS Firmeza x EPAGRI 107. No segundo, a resposta a cultura de anteras com os genótipos Nipponbare e BRS Atalanta no meio de regeneração NL (ANA e Cinetina). O terceiro experimento utilizou somente o cruzamento Nipponbare x BRS Atalanta com o meio de cultura NL (ANA e Cinetina). Foi realizado também o estudo sobre a influência de diferentes fontes e concentrações de ferro em meio de cultura in vitro para o cultivo do arroz. As fontes utilizadas foram EDTA férrico e sulfato férrico nas concentrações de 0,9 mM, 4,5 mM e 9,0 mM. Os resultados obtidos na obtenção de plantas duplo-haplóides foram mais expressivos no primeiro experimento com o meio de cultura 1, onde a regeneração de plantas verdes teve uma taxa de eficiência de 0,11%. A indução de calos e regeneração de plantas verdes e albinas foi maior entre o cruzamento Nipponbare x BRS Atalanta. As fontes e concentrações de ferro testadas nas cultivares Nipponbare e BRS Atalanta apresentaram diferenças significativas para genótipo em todas as variáveis analisadas, sendo a variável comprimento de parte aérea a que mais obteve diferenças significativas.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:25:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Roberto_ Carlos_Doring_ Wolter.pdf: 973904 bytes, checksum: 67cf8c20b65c6a70b13833df022a0d9c (MD5) Previous issue date: 2010-03-05 / Iron toxicity can cause considerable reductions in the productivity of rice, depending on the severity of symptoms and the affected area in the field. It is necessary to identify the factors that determine the occurrence of this nutritional disorder, so that effective measures may be carried out to correct this problem in the field. The objective of this study is to verify that the interpretation criteria for prognosis of the risk of iron toxicity in flooded rice using the soil analysis are reliable for a particular group of lowland soils. Thus, an experiment was conducted in the greenhouse, and the treatments made up of eleven lowland soils structured with a one-factor randomized block design, with four replications. The indicators were: iron extracted from the soil and the CEC, to estimate the percentage of saturation of CEC by Fe2+, percentage of symptoms of iron toxicity, weight of dry matter, and calcium, magnesium, iron and manganese contents in the soil solution and plant tissue. The results were subjected to analysis of variance (Duncan test) at 5% probability, and simple linear correlation of Pearson analyzes (whereas levels greater than 95%). The indicators which have the best efficiency to predict the risk of toxicity by iron is the iron concentrationt in the soil solution and PSFe2+. The PSFe2+ has a high correlation coefficient with the concentration of iron in the soil solution. No symptoms of toxicity by iron is observed when the mole ratio of iron by divalent cations in soil solution is less than 0.30. The extraction of iron by ammonium oxalate at pH 6.0 is a good indicator for estimating the iron that is accumulated during the flooding. The interpretation for prediction of the risk of occurrence of iron toxicity in rice proposed by SOSBAI (2007) based on PSFe2+ is efficient for predicting the occurrence of the problem for the group of soils in the study. / A toxidez de ferro pode causar reduções consideráveis na produtividade do arroz, dependendo da intensidade dos sintomas e da área afetada na lavoura. É necessário identificar os fatores que determinam a ocorrência dessa desordem nutricional, afim de que possam ser realizadas medidas efetivas para corrigir esse problema na lavoura. O objetivo do presente trabalho é verificar se os critérios de interpretação para prognóstico do risco de ocorrência da toxidez por ferro em arroz irrigado por alagamento a partir da análise de solo são válidos para um determinado grupo de solos de várzea. Para isso, foi conduzido um experimento em casa de vegetação, sendo os tratamentos compostos por onze solos de várzea estruturados num unifatorial com delineamento em blocos casualizados, com quatro repetições. Os indicadores avaliados foram: ferro extraído do solo e a CTC, para a estimação da porcentagem de saturação da CTC por Fe2+, porcentagem de sintomas de toxidez por ferro, peso de massa seca, e as concentrações de cálcio, magnésio, ferro e manganês na solução do solo e na parte aérea das plantas. Os resultados foram submetidos à análise de variância (teste de Ducan) a 5% de probabilidade, e realizadas análises de correlações lineares simples de Pearson (considerando níveis maiores que 95%). Os indicadores que apresentam a melhor eficiência para prever o risco de ocorrência de toxidez por ferro são a concentração de ferro na solução do solo e a PSFe2+. A PSFe2+ apresenta alto coeficiente de correlação com a concentração de ferro na solução do solo. Nenhum sintoma de toxidez por ferro é observado quando a fração molar de ferro pelos cátions divalentes na solução do solo é inferior a 0,30. A extração de ferro por oxalato de amônio a pH 6,0 é um bom indicador para se estimar o ferro que é acumulado durante o alagamento do solo. A interpretação para prognóstico do risco de ocorrência da toxidez por ferro em arroz irrigado proposto por SOSBAI (2007) baseada na PSFe2+ é eficiente para previsão da ocorrência do problema para o grupo de solos do estudo.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:36:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_ Marla_Farias.pdf: 256980 bytes, checksum: 6e2beba1f0290a61687c9e4ec64963b6 (MD5) Previous issue date: 2007-07-29 / The iron toxicity may cause considerable reduction in rice productivity, depending on the intensity of symptoms and on the affected farming area. It is necessary to identify the factors that determine the occurrence of this nutritional disorder, as well as, the possible involvement of other nutrients, such as phosphorus and potassium, in its intensity. The objectives of this work were: (1) to determine the effect of phosphorus and potassium adubation on the iron toxicity; (2) to evaluate the development of the symptoms in the aerial part of the plants (BR-IRGA 409 cultivar) and (3) to test whether the symptoms occur when the relative concentration of Fe2+, in relation to the sum of the concentrations of divalent cations (Fe2+, Mn2+, Ca2+, and Mg2+) in the solution is very high. Hence, in green house, a factorial experiment 5x2 (five soils and two adubation levels with phosphorus and potassium), completely randomized design, with two repetitions, was conducted. The adubation levels were zero and 100 mg dm-3 of P and K. The evaluated indicators were visual symptoms of the aerial part of the plants, production of dry matter, content of macro and micronutrients in the tissue of Ca2+, Mg2+, Fe2+ and Mn2+ in the soil solution. The statistical analysis were carried using Analysis of Variance (Duncan test) at 5% probability. The phosphorus and potassium adubation promoted accented increase in the production of dry matter of the plants in all soils, however there was no effect of this adubation neither in the contents of the divalent cations in the tissue, nor in the concentrations of those in the solution. The model of the relation between the molar fraction in the tissue and the molar fraction in the soil solution depended on the cation: Ca, Mg and Mn which showed tendency for saturation. The absorption of Fe remained constant up to a molar fraction of 0,4 (above that it increased exponentially). In molar fraction of Fe up to 0,6 (maximum value obtained in the experiment) the plants did not show symptoms of iron toxicity. / A toxidez de ferro pode causar reduções consideráveis na produtividade do arroz, dependendo da intensidade dos sintomas e da área afetada na lavoura. É necessário identificar os fatores que determinam a ocorrência desta desordem nutricional, bem como, o possível envolvimento de outros nutrientes, como o fósforo e o potássio, na sua intensidade. Os objetivos deste trabalho foram: (1) determinar o efeito da adubação com fósforo e potássio na toxidez de ferro, (2) avaliar o desenvolvimento dos sintomas na parte aérea das plantas (cultivar BR-IRGA 409) e (3) testar a hipótese de que os sintomas ocorrem quando a concentração relativa do Fe2+, em relação à soma das concentrações dos cátions divalentes (Fe2+, Mn2+, Ca2+ e Mg2+) na solução for muito alta. Para tal, foi conduzido, em casa de vegetação, um experimento fatorial 5 x 2 (cinco solos e dois níveis de adubação com fósforo e potássio), em delineamento completamente casualizado, com duas repetições. Os níveis da adubação foram zero e 100 mg dm-3 de P e K. Os indicadores avaliados foram sintomas visuais na parte aérea das plantas, produção de matéria seca da parte aérea, teores de macro e micronutrientes no tecido e concentrações de Ca2+, Mg2+, Fe2+ e Mn2+ na solução do solo. Os dados obtidos foram submetidos à Análise de Variância (teste de Duncan) a 5% de probabilidade. A adubação com fósforo e potássio promoveu acentuado aumento na produção de matéria seca das plantas em todos os solos, porém não houve efeito desta adubação nos teores dos cátions divalentes no tecido, nem nas concentrações dos mesmos na solução do solo. O modelo da relação entre a fração molar no tecido e a fração molar na solução do solo depende do cátion: o Ca, o Mg e o Mn mostraram tendência à saturação. A absorção do Fe ficou constante até uma fração molar de 0,4 (acima desta aumentou exponencialmente); em fração molar de Fe de até 0,6 (máxima obtida no experimento) as plantas não apresentaram sintomas de toxidez de ferro.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:06:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_taciane_finatto.pdf: 5834731 bytes, checksum: e10f781234d54582cc17a9b8dff16c53 (MD5) Previous issue date: 2012-02-27 / Iron toxicity in plants is associated with the presence of large concentrations of reduced iron (Fe2+) in the soil solution, which occurs in flooded soils and affects rice plants grown under this condition. Symptoms of iron toxicity involve oxidative stress in leaves, as a response to excessive Fe2+ absorption by the roots. The responses of plants to stress conditions include stimulus perception, signal transduction and gene transcription activation. Besides gene expression, LTR (Long Terminal Repeat) retrotransposons represent ca. 22% of the rice genome, they can be transcriptionally activated under stress, and they can alter the expression of adjacent genes (e.g. due to alterations in chromatin structure). This study aimed to identify differentially expressed genes and LTR retrotransposons in leaves of 18-day-old rice seedlings (Oryza sativa ssp. japonica cv. Nipponbare) after four days of iron excess exposure. They were identified a differential expression of genes and LTR retrotransposons in rice exposed to iron excess using a microarray approach. Total RNA was extracted from leaves of 18-day-old rice seedlings (Oryza sativa L. ssp japonica cv. Nipponbare) after four days of cultivation in nutrient solution with iron excess (7 mM of FeSO47H2O) and in a control solution. The hybridization was performed with cDNA and rice transposome array v. 2.0 microarray (Roche/NimbleGen technology, an improvement of v.1.0, Picault et al., 2009). Data from gene expression was analyzed by the Bayesian t-test with BH adjustment method. Gene annotation, gene ontology, and LTR retrotransposon identification were performed at RAP-DB (Rice Annotation Project Database, build 5), and microarray results were validated by RT-qPCR. Considering log2 FC (log2-fold-change) ≤ -1 as underexpression and ≥ 1 as overexpression (p-values ≤ 0.05), 44 down-regulated and 1,572 up-regulated genes with described function were identified. Down-regulated genes were related to a wide range of functions and no gene family could be highlighted. Among the up-regulated genes, 166 were transcription factors, the most representative belonging to the Zinc finger RING/FYVE/PHD-type family (22) and WRKY family (19); other genes were from the kinase family, participating in biological processes of protein amino acid phosphorylation (86); had molecular function of iron ion binding (56); were involved in response to oxidative stress (scavenging of reactive oxygen species) (26); had molecular function of transport activity (84), including four genes related to heavy metal transport/detoxification and four genes of the multi antimicrobial extrusion protein MATE family; and were involved in the biological process of apoptosis (14), including 10 genes of NB-ARC. Among the up-regulated genes, 435 present at least one cis-regulatory element responsive to abscisic acid (ABA) with significant occurrence (P≤0.05) in its promoter region (1 kbp upstream of the transcription start site). These data indicate that about 28% of the up-regulated genes can be regulated by changing in the ABA content in leaves in response to iron excess. Regarding expression of LTR retrotransposons, 302 were down-regulated (53 Ty1/Copia, 172 Ty3/Gypsy and 77 unclassified), and 4342 up-regulated (466 Ty1/Copia, 2276 Ty3/Gypsy and 1600 unclassified). They were observed a large activity of LTR retrotransposons in response to iron toxicity, and furthermore, they were verified that LTR retrotransposons transcription can extend to 5' and 3' flanking regions. In addition, 16 situations that should up-regulated LTR retrotransposons are located at a very short distance (smaller than 1000 base pairs) in the same chromosome of up-regulated genes suggesting co-transcription, these occurrences are represented by eight where the LTR retrotransposon and the gene have the same sense of transcription (plus); five occurrences with the both with the same sense of transcription (minus) and one occurrence where they have opposite senses. Additionally, two occurrences that in which both, DNA sequences of up-regulated retrotransposon and gene, are overlapped and have the same sense of transcription. / A toxidez por ferro em plantas está associada com a presença de grandes concentrações de ferro (Fe) reduzido (Fe2+) na solução do solo, esta condição pode ocorrer em solos irrigados por inundação. Os sintomas de toxidez por ferro incluem estresse oxidativo nas folhas como resultado do excesso de Fe2+ absorvido pelas raízes, resultando em perdas na produtividade. As respostas das plantas às condições de estresse envolvem a percepção dos estímulos, transdução de sinais e ativação da transcrição gênica. Além da expressão gênica, os LTR retrotransposons (Long Terminal Repeat Retrotransposons) que respresentam cerca de 20% do genoma do arroz, podem ser transcricionalmente ativados em condições de estresse e desta forma, influenciar a expressão de genes adjacentes (por exemplo devido a alterações na estrutura da cromatina). Este estudo teve por objetivo identificar genes e LTR retrotransposons diferencialmente expressos em plântulas de arroz (Oryza sativa ssp. japonica cv. Nipponbare), após quatro dias de exposição ao excesso de ferro em solução nutritiva. A expressão diferencial de genes e LTR retrotransposons foi analisada utilizando a técnica de microarranjo e sua validação foi realizada por meio de RT-qPCR. O RNA total foi extraído de folhas de plântulas de arroz cv. Nipponbare, após quatro dias de cultivo em solução nutritiva adicionada de ferro na concentração de 7 mM (FeSO47H2O) (presença de toxidez) e a condição controle com presença de ferro na concentração de 10 μM. O cDNA fita dupla foi sintetitizado a partir do RNA mensageiro. A hibridização foi realizada entre o cDNA das duas condições em triplicatas biológicas e o microarranjo Rice Transposome Array v. 2.0 (Roche/NimbleGen technology, an improvement of v.1.0, Picault et al., 2009). Os valores de intensidade de cada spot foram normalizados, transformados e comparados pelo teste T Bayesiano. A identificação dos genes e LTR retrotransposons foi realizada de acordo com o banco de dados RAP-DB (Rice Annotation Project Database, build 5). Considerando log2 FC (log2-fold-change) ≤ -1 como subexpressão e ≥ 1 como superexpressão e P≤ 0.05 para ambas condições. Foram identificados 44 genes subexpressos e 1.572 superexpressos com funções descritas. Os genes subexpressos desempenham a uma vasta gama de funções. Entre elas destacam-se: 166 genes que são fatores de transcrição, sendo que os mais representativos pertencem à família Zinc finger RING/FYVE/PHD-type family (22 genes) e WRKY (19 genes); outros genes da família das cinases que participam também da sinalização celular em processos biológicos de fosforilação de aminoácidos nas proteínas (86 genes); outros genes com função molecular de ligação ao íon ferro (56 genes); 26 genes envolvidos na resposta ao estresse oxidativo (scavengers de espécies reativas de oxigênio); 84 genes com função molecular de transporte, incluindo quatro genes relacionados ao transporte e detoxificação de metais pesados e quatro genes da família MATE; 14 genes envolvidos em apoptose, incluindo 10 genes NB-ARC. Entre os genes superexpressos, 435 apresentam pelo menos um elemento regulatório de ação cis responsivo ao ácido abscisico (ABA) com ocorrência significativa (P≤0,05) em sua região promotora (1 kbp a montante do sítio de início da transcrição). Estes dados indicam que cerca de 28% dos genes superexpressos podem ser regulados pelas alterações no conteúdo de ABA nas folhas, em resposta ao estresse por excesso de ferro. Considerando a expressão do LTR retrotransposons, 302 apresentaram subexpressão (53 Ty1/Copia, 172 Ty3/Gypsy e 77 não classificados), e 4.342 apresentaram superexpressão (466 Ty1/Copia, 2276 Ty3/Gypsy e 1600 não classificados). Foi constatada grande atividade transcricional dos LTR retrotransposons em resposta à toxidez por ferro, sendo que a transcrição dos LTR retrotransposons pode se estender às suas regiões flanqueadoras 5 e 3 , além disso foram encontradas 16 ocorrencias em que o LTR retrotransposon e o gene superexpresso estão localizados a uma distância menor do que 1000 pares de bases no mesmo cromossomo, sugerindo co-transcrição entre ambos. Entre as 16 ocorrências, oito em que o LTR retrotransposon e o gene apresentam o mesmo sentido de transcrição (plus); cinco ocorrências com mesmo sentido de transcrição (minus) e uma ocorrência onde LTR retrotrotransposon e gene apresentam sentidos de transcrição opostos. Foram observadas ainda, duas ocorrências em que as sequencias de DNA do LTR retrotransposon e do gene superexpressos estão sobrepostas, e apresentam o mesmo sentido de transcrição.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:25:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_taciane_finatto.pdf: 5834731 bytes, checksum: e10f781234d54582cc17a9b8dff16c53 (MD5) Previous issue date: 2012-02-27 / Iron toxicity in plants is associated with the presence of large concentrations of reduced iron (Fe2+) in the soil solution, which occurs in flooded soils and affects rice plants grown under this condition. Symptoms of iron toxicity involve oxidative stress in leaves, as a response to excessive Fe2+ absorption by the roots. The responses of plants to stress conditions include stimulus perception, signal transduction and gene transcription activation. Besides gene expression, LTR (Long Terminal Repeat) retrotransposons represent ca. 22% of the rice genome, they can be transcriptionally activated under stress, and they can alter the expression of adjacent genes (e.g. due to alterations in chromatin structure). This study aimed to identify differentially expressed genes and LTR retrotransposons in leaves of 18-day-old rice seedlings (Oryza sativa ssp. japonica cv. Nipponbare) after four days of iron excess exposure. They were identified a differential expression of genes and LTR retrotransposons in rice exposed to iron excess using a microarray approach. Total RNA was extracted from leaves of 18-day-old rice seedlings (Oryza sativa L. ssp japonica cv. Nipponbare) after four days of cultivation in nutrient solution with iron excess (7 mM of FeSO47H2O) and in a control solution. The hybridization was performed with cDNA and rice transposome array v. 2.0 microarray (Roche/NimbleGen technology, an improvement of v.1.0, Picault et al., 2009). Data from gene expression was analyzed by the Bayesian t-test with BH adjustment method. Gene annotation, gene ontology, and LTR retrotransposon identification were performed at RAP-DB (Rice Annotation Project Database, build 5), and microarray results were validated by RT-qPCR. Considering log2 FC (log2-fold-change) ≤ -1 as underexpression and ≥ 1 as overexpression (p-values ≤ 0.05), 44 down-regulated and 1,572 up-regulated genes with described function were identified. Down-regulated genes were related to a wide range of functions and no gene family could be highlighted. Among the up-regulated genes, 166 were transcription factors, the most representative belonging to the Zinc finger RING/FYVE/PHD-type family (22) and WRKY family (19); other genes were from the kinase family, participating in biological processes of protein amino acid phosphorylation (86); had molecular function of iron ion binding (56); were involved in response to oxidative stress (scavenging of reactive oxygen species) (26); had molecular function of transport activity (84), including four genes related to heavy metal transport/detoxification and four genes of the multi antimicrobial extrusion protein MATE family; and were involved in the biological process of apoptosis (14), including 10 genes of NB-ARC. Among the up-regulated genes, 435 present at least one cis-regulatory element responsive to abscisic acid (ABA) with significant occurrence (P≤0.05) in its promoter region (1 kbp upstream of the transcription start site). These data indicate that about 28% of the up-regulated genes can be regulated by changing in the ABA content in leaves in response to iron excess. Regarding expression of LTR retrotransposons, 302 were down-regulated (53 Ty1/Copia, 172 Ty3/Gypsy and 77 unclassified), and 4342 up-regulated (466 Ty1/Copia, 2276 Ty3/Gypsy and 1600 unclassified). They were observed a large activity of LTR retrotransposons in response to iron toxicity, and furthermore, they were verified that LTR retrotransposons transcription can extend to 5' and 3' flanking regions. In addition, 16 situations that should up-regulated LTR retrotransposons are located at a very short distance (smaller than 1000 base pairs) in the same chromosome of up-regulated genes suggesting co-transcription, these occurrences are represented by eight where the LTR retrotransposon and the gene have the same sense of transcription (plus); five occurrences with the both with the same sense of transcription (minus) and one occurrence where they have opposite senses. Additionally, two occurrences that in which both, DNA sequences of up-regulated retrotransposon and gene, are overlapped and have the same sense of transcription. / A toxidez por ferro em plantas está associada com a presença de grandes concentrações de ferro (Fe) reduzido (Fe2+) na solução do solo, esta condição pode ocorrer em solos irrigados por inundação. Os sintomas de toxidez por ferro incluem estresse oxidativo nas folhas como resultado do excesso de Fe2+ absorvido pelas raízes, resultando em perdas na produtividade. As respostas das plantas às condições de estresse envolvem a percepção dos estímulos, transdução de sinais e ativação da transcrição gênica. Além da expressão gênica, os LTR retrotransposons (Long Terminal Repeat Retrotransposons) que respresentam cerca de 20% do genoma do arroz, podem ser transcricionalmente ativados em condições de estresse e desta forma, influenciar a expressão de genes adjacentes (por exemplo devido a alterações na estrutura da cromatina). Este estudo teve por objetivo identificar genes e LTR retrotransposons diferencialmente expressos em plântulas de arroz (Oryza sativa ssp. japonica cv. Nipponbare), após quatro dias de exposição ao excesso de ferro em solução nutritiva. A expressão diferencial de genes e LTR retrotransposons foi analisada utilizando a técnica de microarranjo e sua validação foi realizada por meio de RT-qPCR. O RNA total foi extraído de folhas de plântulas de arroz cv. Nipponbare, após quatro dias de cultivo em solução nutritiva adicionada de ferro na concentração de 7 mM (FeSO47H2O) (presença de toxidez) e a condição controle com presença de ferro na concentração de 10 μM. O cDNA fita dupla foi sintetitizado a partir do RNA mensageiro. A hibridização foi realizada entre o cDNA das duas condições em triplicatas biológicas e o microarranjo Rice Transposome Array v. 2.0 (Roche/NimbleGen technology, an improvement of v.1.0, Picault et al., 2009). Os valores de intensidade de cada spot foram normalizados, transformados e comparados pelo teste T Bayesiano. A identificação dos genes e LTR retrotransposons foi realizada de acordo com o banco de dados RAP-DB (Rice Annotation Project Database, build 5). Considerando log2 FC (log2-fold-change) ≤ -1 como subexpressão e ≥ 1 como superexpressão e P≤ 0.05 para ambas condições. Foram identificados 44 genes subexpressos e 1.572 superexpressos com funções descritas. Os genes subexpressos desempenham a uma vasta gama de funções. Entre elas destacam-se: 166 genes que são fatores de transcrição, sendo que os mais representativos pertencem à família Zinc finger RING/FYVE/PHD-type family (22 genes) e WRKY (19 genes); outros genes da família das cinases que participam também da sinalização celular em processos biológicos de fosforilação de aminoácidos nas proteínas (86 genes); outros genes com função molecular de ligação ao íon ferro (56 genes); 26 genes envolvidos na resposta ao estresse oxidativo (scavengers de espécies reativas de oxigênio); 84 genes com função molecular de transporte, incluindo quatro genes relacionados ao transporte e detoxificação de metais pesados e quatro genes da família MATE; 14 genes envolvidos em apoptose, incluindo 10 genes NB-ARC. Entre os genes superexpressos, 435 apresentam pelo menos um elemento regulatório de ação cis responsivo ao ácido abscisico (ABA) com ocorrência significativa (P≤0,05) em sua região promotora (1 kbp a montante do sítio de início da transcrição). Estes dados indicam que cerca de 28% dos genes superexpressos podem ser regulados pelas alterações no conteúdo de ABA nas folhas, em resposta ao estresse por excesso de ferro. Considerando a expressão do LTR retrotransposons, 302 apresentaram subexpressão (53 Ty1/Copia, 172 Ty3/Gypsy e 77 não classificados), e 4.342 apresentaram superexpressão (466 Ty1/Copia, 2276 Ty3/Gypsy e 1600 não classificados). Foi constatada grande atividade transcricional dos LTR retrotransposons em resposta à toxidez por ferro, sendo que a transcrição dos LTR retrotransposons pode se estender às suas regiões flanqueadoras 5 e 3 , além disso foram encontradas 16 ocorrencias em que o LTR retrotransposon e o gene superexpresso estão localizados a uma distância menor do que 1000 pares de bases no mesmo cromossomo, sugerindo co-transcrição entre ambos. Entre as 16 ocorrências, oito em que o LTR retrotransposon e o gene apresentam o mesmo sentido de transcrição (plus); cinco ocorrências com mesmo sentido de transcrição (minus) e uma ocorrência onde LTR retrotrotransposon e gene apresentam sentidos de transcrição opostos. Foram observadas ainda, duas ocorrências em que as sequencias de DNA do LTR retrotransposon e do gene superexpressos estão sobrepostas, e apresentam o mesmo sentido de transcrição.estresse oxidativo (scavengers de espécies reativas de oxigênio); 84 genes com função molecular de transporte, incluindo quatro genes relacionados ao transporte e detoxificação de metais pesados e quatro genes da família MATE; 14 genes envolvidos em apoptose, incluindo 10 genes NB-ARC. Entre os genes superexpressos, 435 apresentam pelo menos um elemento regulatório de ação cis responsivo ao ácido abscisico (ABA) com ocorrência significativa (P≤0,05) em sua região promotora (1 kbp a montante do sítio de início da transcrição). Estes dados indicam que cerca de 28% dos genes superexpressos podem ser regulados pelas alterações no conteúdo de ABA nas folhas, em resposta ao estresse por excesso de ferro. Considerando a expressão do LTR retrotransposons, 302 apresentaram subexpressão (53 Ty1/Copia, 172 Ty3/Gypsy e 77 não classificados), e 4.342 apresentaram superexpressão (466 Ty1/Copia, 2276 Ty3/Gypsy e 1600 não classificados). Foi constatada grande atividade transcricional dos LTR retrotransposons em resposta à toxidez por ferro, sendo que a transcrição dos LTR retrotransposons pode se estender às suas regiões flanqueadoras 5 e 3 , além disso foram encontradas 16 ocorrencias em que o LTR retrotransposon e o gene superexpresso estão localizados a uma distância menor do que 1000 pares de bases no mesmo cromossomo, sugerindo co-transcrição entre ambos. Entre as 16 ocorrências, oito em que o LTR retrotransposon e o gene apresentam o mesmo sentido de transcrição (plus); cinco ocorrências com mesmo sentido de transcrição (minus) e uma ocorrência onde LTR retrotrotransposon e gene apresentam sentidos de transcrição opostos. Foram observadas ainda, duas ocorrências em que as sequencias de DNA do LTR retrotransposon e do gene superexpressos estão sobrepostas, e apresentam o mesmo sentido de transcrição.