Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / As enzimas Peroxidase do ascorbato (APX) e catalase (CAT) sÃo as mais importantes na remoÃÃo de H2O2 nas cÃlulas vegetais. Ambas estÃo presentes nos peroxissomos. Em elevada fotorrespiraÃÃo a quantidade de H2O2 nos peroxissomos à aumentada, em funÃÃo de uma maior atividade de glicolato oxidase (GO), enzima produtora de H2O2. A catalase se destaca na remoÃÃo de H2O2 por possuir um Km elevado e ser capaz de eliminar maiores concentraÃÃes de H2O2 do que a APX. A importÃncia da isoforma peroxissomal da APX no metabolismo antioxidante das cÃlulas vegetais ainda à desconhecida. Hà poucos trabalhos na literatura que estudam a papel da APXp. Para tanto, realizamos esse trabalho com o objetivo de avaliar o efeito da inibiÃÃo da catalase em plantas de arroz (APX4) silenciadas em uma isoforma peroxissomal de APX. Inicialmente foi realizada uma caracterizaÃÃo de trÃs linhagens de APX4 (Lg, Lh e Lj), com o objetivo de selecionar uma para estudos futuros. Foi observado uma menor atividade de GO e um leve aumento na fotossÃntese liquida nas trÃs linhagens mutantes. Com base em parÃmetros bioquÃmicos, fisiolÃgicos e fotossintÃticos, foi escolhida a linhagem APX4-Lg. O silenciamento da APX4 resultou em supressÃo da expressÃo da outra isoforma peroxissomal, APX3. Posteriormente, foram realizados experimentos inibindo a catalase com aminotriazol (AT) em plantas NT (nÃo transformadas) e APX4. As plantas mutantes tiveram um menor vazamento de eletrÃlitos do que as NT, com a inibiÃÃo da catalase. A sÃntese de GSH (glutationa reduzida), na ausÃncia de CAT, foi maior nas plantas NT. Com a inibiÃÃo da CAT a atividade de GPX (peroxidade da glutationa) aumentou mais nas plantas APX4. Com o objetivo de induzir uma maior efeito da ausÃncia de CAT, foi realizado um experimento combinando inibiÃÃo CAT com luz (1000 μmol fÃtons m-2s-1), em segmentos. Semelhante ao resultados encontrados em plantas, as plantas APX4 sofreram menos com a inibiÃÃo da catalase. Visto que no tratamento de AT+luz as plantas mutantes, comparadas com as NT, apresentaram maior Fv/Fm, menor vazamento de eletrÃlitos e menor acumulaÃÃo de H2O2. Experimentos com inibiÃÃo de GO tambÃm foram conduzidos, com o intuito de reduzir a fotorrespiraÃÃo. Estes resultados mostram que as plantas silenciadas em APX4 apresentam uma maior tolerÃncia a inibiÃÃo da catalase atravÃs de uma nova homeostase redox capaz de lidar melhor com ausÃncia de catalase. Estudos posteriores sÃo necessÃrios para elucidar quais mecanismos as plantas APX4 desenvolveram para conferir a elas uma melhor aclimataÃÃo a ausÃncia de catalase. / The ascorbate peroxidase (APX) and catalase (CAT) are the most important enzymes in removing H2O2 of plant cells. Both are present in peroxisomes. In high photorespiration, the amount of H2O2 in peroxisomes is increased, due to greater activity of glycolate oxidase (GO), enzyme producer of H2O2. Catalase has greater involvement in the removal of H2O2 presenting a high Km and the ability to scavenge higher concentrations of H2O2 than APX. The importance of the peroxisomal isoform of APX in antioxidant metabolism of plant cells is still unknown. There are few papers in literature reporting the role of pAPX. Thus, we performed this work with the objective of evaluating the effect of catalase inhibition in rice plants (APX4) silenced in APXâs peroxisomal isoform. Initially, it was performed a characterization work of three lines of APX4 (Lg, Lh and Lj), aiming to select one line for future studies. It was observed lower GO activity and a slight increase in net photosynthesis in the three mutant lines. Based on biochemical, physiological and photosynthetic parameters, APX4-Lg line was chosen. The APX4 silencing resulted in suppression of expression of the other peroxisomal isoform, APX3. Subsequently, experiments were conducted with catalase inhibition by aminotriazole (AT) in plants NT and APX4. Mutant plants had less electrolyte leakage than NT plants when catalase was inhibited. The synthesis of GSH in the absence of CAT was higher in NT plants. After CAT inhibition, GPX activity increase was higher in APX4 than in NT plants. In order to induce a greater effect of the CAT absence, an experiment was performed combining CAT inhibition with light (1000 μmol photons m -2 s -1), in leaf segments. Similar to the results found in plants, APX4 suffered less than NT plants, with catalase inhibition. APX4 plants also showed higher Fv/Fm, lower electrolyte leakage and lower accumulation of H2O2, in AT+light treatment. Experiments with inhibition of GO were also conducted in order to reduce photorespiration. These results show that plants silenced in APX4 exhibited greater tolerance to inhibition of catalase by a new redox homeostasis able to cope with the catalase inhibition. Further studies are needed to elucidate the mechanisms that APX4 plants have developed to provide better acclimation to catalase inhibition.

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Au cours de l’évolution, les plantes ont développé des mécanismes pour percevoir et s'adapter aux conditions de stress. Les formes actives de l'oxygène (FAO) sont des facteurs importants de l'état redox cellulaire et sont impliquées dans ces réponses. Le peroxyde d'hydrogène (H2O2), une FAO majeure des voies de signalisation oxydative, peut être produit rapidement dans la photorespiration. Chez Arabidopsis, le H2O2 produit dans la photorespiration est métabolisé notamment par la CATALASE2 (CAT2). Dans le contexte du mutant cat2 déficient pour cette catalase, les réponses au stress oxydatif induit par la production conditionnelle du H2O2 sont fortement dépendante de la photopériode. En particulier, la formation de lésions, accompagnée de réponses similaires à celles d' attaques pathogènes, sont spécifiques des conditions de culture en jours longs (JL). Ces effets ne sont pas observés en jours courts (JC) malgré un stress oxydant qui semble être aussi prononcé qu’en JL. Une approche transcriptomique globale a été utilisée pour explorer les patterns d’expression génique associées à ces effets. Elle a permis de mettre en évidence des interactions entre photopériode et H2O2 ou entre photopériode et CO2. En particulier, la majorité des gènes répondant à l' H2O2 dans le mutant cat2 sont induits lorsque les plantes sont cultivées en JC alors que un plus petit nombre sont induits par l’ H2O2 spécifiquement en JL. De façon générale, ces analyses ont mis en évidence des relations étroites entre les ressources carbonées, la lumière et l'état redox cellulaire dans les réponses aux changements environnementaux. Un gène induit par le H2O2 spécifiquement en JL, l’AZELAIC ACID INDUCED 1 (AZI1), a été sélectionné pour des analyses fonctionnelles à l’aide d’approches génétique, biochimique et transcriptomique. L’analyse de mutants cat2 azi1 a révélé que AZI1 ne semble pas jouer un rôle majeur dans les réponses des plantes à un stress oxydatif durable. Cependant, ce gène semble jouer un rôle important lorsque le stress oxydatif est déclenchée de façon abrupte par le transfert des plantes de conditions de culture en fort CO2 vers l'air ambiant. De plus, cette étude montre que la communication de feuille à feuille est impliquée dans la régulation de l'expansion de la mort cellulaire en réponse a l'H2O2 issue de la photorespiration. Dans la régulation de l'expansion des lésions, nous proposons que AZI1 agirait d'une part localement pour induire la mort cellulaire et d'autre en inhibant la mort cellulaire d'une façon systémique. Dans des fonds génétiques sauvage Col-0 ou mutant cat2, l’analyse comparative de mutants d'insertion ADN-T pour les principaux photochromes (phyA , phyB) et cryptochromes (cry1, cry2) a permis d'étudier les interactions entre les stress et les fonctions des photorécepteurs. Il est apparu que, la mutation des gènes PHY comme CRY conduit a une stimulation de l’accumulation de glutathion H2O2 dépendante. En revanche, dans le fond génétique cat2 contrairement à la perte des fonctions PHY, la mutation des gènes cry conduit a une modulation du profil transcritomique induit par l’ H2O2. De plus, un criblage de conditions de stress sur les simples mutants cry a révélé une plus forte sensibilité de ces génotypes au stress osmotique, a l’ H2O2 et au paraquat. Globalement, ces données indiquent que l’ensemble des photorécepteurs et plus particulièrement les cryptochromes peuvent jouer un rôle dans la réponse à l’ H2O2 intracellulaire suggérant ainsi l’existence d’un réseau complexe permettant l’intégration de conditions environnementales et la détermination de réponses appropriées au stress. / During evolution, plants have developed mechanisms to perceive and respond to stress conditions. Reactive oxygen species (ROS) are important components of cell redox state that have been implicated in these responses. H2O2, an important ROS molecule in oxidative signalling, can be produced rapidly in photorespiration. In Arabidopsis, photorespiratory H2O2 is notably metabolized by CATALASE2 (CAT2). Responses to oxidative stress induced conditionally by photorespiratory H2O2 in the catalase-deficient mutant, cat2, are highly determined by growth daylength. In particular, lesion formation, accompanied by induction of a range of pathogenesis responses, is specific to the long day (LD) photoperiod: these responses are not observed in short days (SD), even though oxidative stress seems to be as marked as in LD. A whole-genome transcriptomics approach was used to explore gene expression patterns underlying these effects, and identified interactions between daylength and H2O2 and between daylength and CO2. In particular, the majority of H2O2-responsive genes in cat2 were up-regulated more strongly in SD air, though a subset of H2O2-induced genes showed a LD-specific response. Overall, this analysis indicates close networking between carbon status, light, and redox state in environmental responses. The most strongly H2O2-induced gene in LD was azelaic acid induced 1 (AZI1) and this gene was chosen for functional analysis using a genetic, biochemical and transcript profiling approach. Analysis of cat2 azi1 mutants revealed that AZI1 does not seem to play an important role in the plant response to sustained, continuous oxidative stress, but is influential when oxidative stress is abruptly induced, in this case, by transferring plants from high CO2 to air. Moreover, this study provided evidence that leaf-to-leaf communication is involved in regulating cell death spread in response to photorespiratory H2O2. In the regulation of this lesion spread, it is proposed that AZI1 acts both locally to promote cell death as well as systemically to inhibit it. Using a comparative analysis of T-DNA insertion mutants for the major phytochromes (phyA, phyB) and cryptochromes (cry1, cry2) introduced into the Col-0 or cat2 background, interactions between stress and photoreceptor function were analyzed. A stimulatory effect of both phy and cry mutations on H2O2-triggered glutathione accumulation was apparent. In contrast to loss of PHY function, both cry mutations modulated daylength-dependent H2O2-triggered transcriptome profiles in cat2. In addition, stress screening of single cry mutants revealed effects on osmotic, H2O2 and paraquat sensitivity. Overall, these data show that both kinds of photoreceptor, but particularly cryptochromes, can play a role in the response to intracellular H2O2, suggesting that there is an intricate network allowing integration of environmental information to determine appropriate responses to stress.

Le climat alpin à plus de 2400 mètres d'altitude montre des fortes variations de température, des intensités lumineuses très élevées (3000 µmol photons m-2 s-1) qui sont connues pour générer un état de réduction importante de la chaine de transport des électrons photosynthétique. Le bon fonctionnement du processus photosynthétique est primordial pour les quelques espèces de plantes vasculaires qui sont présentes à l'étage alpin et qui doivent terminer leur cycle de vie lors d'une très courte période de végétation.Soldanella alpina et Ranunculus glacialis sont deux espèces inféodées aux étages alpin et nival. Dans leur site naturel de croissance nous avons mesuré des températures faibles (0.7°C) et fortes (37°C) sous des lumières supérieures à 2500 µmol photons m-2 s-1. Chez les espèces non-alpines ces conditions induisent la photoinhibition du PSII, ce qui est évité chez S. alpina et R. glacialis, par des mécanismes très différents. Les systèmes antioxydants et le quenching non photochimique sont particulièrement importants chez S. alpina. Chez Ranunculus glacialis, la photorespiration reste très importante et un contenu élevé en PTOX est décrit. Le rôle des antioxydants et de la PTOX dans la photoprotection des deux espèces ont été étudiés. Dans une partie de thèse, nous avons montré qu'une diminution de la capacité antioxydante par une diminution de la concentration en glutathion n'affecte pas la tolérance vis-à-vis de la photoinhibition à basse température. Dans une deuxième partie les résultats supposent qu'une surexpression de la PTOX chez le tabac augmente la photoinhibition à lumière forte par production des espèces réactives d'oxygène. En utilisant différentes conditions environnementales de croissance pour Ranunculus glacialis, nous avons pu montrer que l'expression de la PTOX est induite par des fortes lumières et non par des basses températures. Grâce à une approche associant mesures d'échanges gazeux et mesures de la fluorescence de la chlorophylle, nous avons montré qu'un flux d'électrons conséquent vers l'oxygène, indépendant de la photorespiration, corrélait avec la présence de la PTOX mais que l'activité de la PTOX sous des conditions qui permettent l'assimilation du CO2 et la photorespiration n'est pas maximale. Grâce à des mesures de fluorescence chlorophyllienne en présence de différents inhibiteurs photosynthétiques, nous avons pu montrer que l'importance de ce flux d'électrons vers l'oxygène corrèle avec la quantité de PTOX présente dans les feuilles, dans des conditions réductrices. Ces résultats nous ont amenés à conclure que chez Ranunculus glacialis, la PTOX peut prendre en charge un flux significatif d'électrons, éviter ainsi l'apparition d'un état réduit de la chaine de transfert photosynthétique, et protéger la plante vis-à-vis de la photoinhibition en agissant comme une valve de sécurité. Ces travaux permettent d'apporter des précisions sur un modèle original de photoprotection, qui a été l'objet de nombreuses controverses.

Pour étudier le rôle de la mitochondrie dans la tolérance à la sécheresse, la réponse à la contrainte hydrique a été comparée entre une lignée sauvage (WT) et un mutant CMSII (Cytoplasmic Male Sterile) de Nicotiana sylvestris. Chez le mutant CMSII, le complexe I mitochondrial est absent et la respiration est assurée par les NAD(P)H déshydrogénases alternes et elle est maintenue à un niveau supérieur de l'ordre de 20 à 30% à celui du WT. La différence observée entre les plantes WT et CMSII met en jeu non seulement le fonctionnement mitochondrial, mais également le fonctionnement des chloroplastes. En effet, l'activité photosynthétique du mutant est plus faible que celui du WT et elle est corrélée avec une plus faible conductance stomatique (gs) et mésophyllienne (gm).Après l'arrêt de l'arrosage, on observe que le contenu relatif en eau (RWC) diminue plus lentement chez les feuilles du CMSII. Ceci n'était pas le résultat d'une plus petite surface de transpiration ou d'une masse racinaire d'absorption plus élevé puisque le rapport partie aérienne/racine et la surface foliaire totale ont été similaires au début de l'expérience chez les deux génotypes. De plus la mutation n'a pas induit des changements au niveau des paramètres hydriques (P0, PTLP, RWCTLP) ni au niveau de la densité stomatique. La tolérance des plantes CMSII a été le plus probablement la conséquence de sa plus faible transpiration en conditions bien hydratées et aux premiers jours de déshydratation et non pas d'une meilleure efficacité d'absorption de l'eau puisque le contenu en eau du sol reste plus élevé chez CMSII après l'arrêt de l'arrosage. La plus faible conductance stomatique chez le CMSII bien hydraté a été expliquée par sa plus faible conductance hydraulique. De plus, contrairement au WT, le niveau des acides aminés totaux diminue au cours de la déshydratation lorsque le contenu en protéines solubles augmente chez les feuilles du CMSII, suggérant une accélération de la remobilisation des acides aminés. D'autre part, il a été aussi montré que le mutant CMSII est capable de s'acclimater mieux à la sécheresse que le WT lorsqu'ils ont été maintenus à un RWC de 80 % sur plusieurs jours. Sous ces conditions, la photosynthèse reste plus élevée chez le mutant que chez le WT. Cette meilleure acclimatation corrèle avec une plus forte photorespiration du CMSII sous conditions bien hydratées et sous conditions d'acclimatation. La photorespiration chez CMSII et le WT a été estimée par le transport électronique dévolu à l'oxygénation de RuBP et en plus par l'accumulation des métabolites impliqués dans la photorespiration. D'une part, l'acclimatation à la sécheresse diminue gm plus fortement chez le WT que chez le CMSII. D'autre part, le WT accumule la glycine ce qui laisse supposer que le glycine décarboxylase mitochondrial est plus affectée chez le WT que chez le CMS et inhibe ainsi la photorespiration. En effet, cette plus faible photorespiration chez le WT affecte les réactions primaires de la photosynthèse par une accumulation d'un gradient de protons estimé par le quenching non-photochimique (NPQ) de la fluorescence chlorophyllienne ce qui induit une diminution du transport électronique des réactions primaires de la photosynthèse.

Call number: LD2668 .T4 1985 M444 / Master of Science

Apenas muito recentemente estratégias genômicas e pós-genômicas têm sido utilizadas em estudos de espécies arbóreas importantes na silvicultura. Nos países tropicais, a exemplo do Brasil, as espécies de eucalipto são especialmente importantes nos plantios comerciais principalmente destinados à indústria de papel e celulose. O eucalipto é caracterizado por elevadas taxas de crescimento e alta adaptabilidade resultante da interação de mecanismos moleculares e processos metabólicos ainda pouco conhecidos. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo principal o estabelecimento de perfis transcricionais comparativos para folhas e para o xilema em formação de árvores de Eucalyptus grandis. grandis. O uso do método SAGE permitiu analisar 5864 genes dos quais 2247 (38%) puderam ser identificados. Foram encontrados 464 genes diferencialmente expressos, sendo 47 exclusivamente expressos na região cambial e 64 nas folhas. Além disso, as estratégias adotadas na identificação tags-genes permitiram que as SAGE tags fossem eficientemente utilizadas na diferenciação de isoformas gênicas tecido-específicas e de localização celular específica. Genes relacionados à fotossíntese, fotorrespiração e destoxificação celular foram preferencialmente encontrados na biblioteca SAGE de folhas, enquanto genes relacionados à síntese da parede celular, organização do citoesqueleto e respiração, foram preferencialmente expressos na biblioteca SAGE de madeira. Os níveis de expressão dos transcritos sugeriram a ocorrência de possíveis mecanismos de controle transcricional comum para grupos de genes funcionalmente relacionados e foram também utilizados para sugestão de genes e processos que representam alvos potenciais para o melhoramento do eucalipto. / Recently genomic and post-genomic strategies have been used to study important tree species in planted forests. In the tropical countries, like Brazil, Eucalyptus species are especially important in commercial plantations destined for the paper and cellulose industry. Eucalyptus species are characterized by their high growth rates and great adaptability resulting from the interaction between molecular mechanisms and metabolic processes that are still uncharacterized. Thus, the main goal of this work was the comparison of the transcriptional profiles from leaves and the cambial region of Eucalyptus grandis trees. The use of SAGE allowed the evaluation of 5864 expressed tags of which 2247 (38%) could be identified. 464 differentially expressed tags were indicated, of which 47 were exclusively expressed in the cambial region library and 64 in the leaf library. Furthermore, the strategies used in the tag mapping process allowed an efficient use of the SAGE tags to distinguish gene isoforms with tissue-specific and/or specific cell localizations. Genes related to photosynthesis, photorespiration and cellular detoxification were preferentially found in the SAGE leaf library, while genes involved in cell wall biosynthesis, cytoskeletal organization and respiration were preferentially expressed in the developing xylem. Transcript expression levels suggested the presence of a common transcriptional control for a few functionally related genes, for example, some lignin related genes. Importantly, transcript expression levels were also used for the identification of target genes and processes potentially useful in future Eucalyptus breeding programs.

Παρά τη σημαντική της συνεισφορά στο συνολικό κέρδος σε άνθρακα των φυτών και τις λειτουργικές της ιδιαιτερότητες, η φωτοσύνθεση βλαστού δεν έχει μελετηθεί στην έκταση που της αναλογεί. Για το λόγο αυτό εφαρμόσαμε ένα συνδυασμό ανατομικών και φυσιολογικών μεθόδων για το χαρακτηρισμό του φωτοσυνθετικού μηχανισμού των πράσινων μίσχων και των στελεχών του άνθους του μονοκοτυλήδονου γεώφυτου Zantedeschia aethiopica και των πράσινων βλαστών του δικοτυλήδονου ημιξυλώδους Dianthus caryophyllus, σε σύγκριση με τα αντίστοιχα φύλλα. Οι μίσχοι και τα στελέχη του άνθους του Z. aethiopica και οι βλαστοί του D. caryophyllus διαθέτουν όλα τα ανατομικά χαρακτηριστικά ενός φωτοσυνθετικά αποδοτικού οργάνου, όπως σημαντικό αριθμό στομάτων με τυπικούς υποστομάτιους θαλάμους, χλωρεγχυματικά κύτταρα παρόμοιας μορφολογίας με τα δρυφακτοειδή κύτταρα των φύλλων, επαρκείς μεσοκυττάριους χώρους και σημαντικό ποσοστό ελεύθερων κυτταρικών τοιχωμάτων. Ωστόσο, η διάταξη των δρυφακτοειδών κυττάρων των μίσχων/στελεχών του Z. aethiopica είναι ασυνήθιστη, καθώς διευθετούνται παράλληλα με τον κατά μήκος άξονα των οργάνων. Επιπλέον, οι μίσχοι/στελέχη επέδειξαν φωτοσυνθετικά χαρακτηριστικά που προσομοιάζουν με εκείνα φύλλων σε συνθήκες καταπόνησης, όπως μειωμένο περιεχόμενο/ενεργότητα της Rubisco, αυξημένο ρυθμό του κύκλου C2 και αυξημένη κυκλική ροή ηλεκτρονίων γύρω από το PSI. Τα χαρακτηριστικά αυτά φαίνεται πως είναι εγγενή στα συγκεκριμένα φωτοσυνθετικά όργανα, εξυπηρετώντας την αυξημένη αζωτοδεσμευτική ικανότητα του είδους, την ποιοτική ρύθμιση του περιεχομένου τους σε αμινοξέα, την αποκαρβοξυλίωση C4-οργανικών οξέων του διαπνευστικού ρεύματος και την ταχεία επαγωγή της μη-φωτοχημικής απόσβεσης. Σε αντίθεση με το Z. aethiopica, η φωτοσυνθετική απόδοση των βλαστών του D. caryophyllus βρέθηκε ανώτερη αυτής των φύλλων, ως αποτέλεσμα των υψηλότερων ρυθμών του κύκλου C3 και μιας πιθανής οργανο-ειδικής ποικιλότητας του παράγοντα εξειδίκευσης της Rubisco. Η μειωμένη ένταση του προσπίπτοντος φωτός in vivo, λόγω του κάθετου προσανατολισμού των βλαστών, ενδεχομένως να οδηγεί σε χαμηλότερα επίπεδα φωτοπροστασίας σε σύγκριση με τα φύλλα και στην υιοθέτηση μιας στρατηγικής βελτιστοποίησης του ρυθμού καθήλωσης C, η οποία πιθανώς περιλαμβάνει και την καθήλωση CO2, που προέρχεται από την αποκαρβοξυλίωση C4-οργανικών οξέων του διαπνευστικού ρεύματος. / Despite its significant contribution to the net carbon gain of plants and its distinct functional properties, stem photosynthesis has not yet received adequate scientific attention. For this reason, a combination of anatomical and physiological methods was used to characterize the photosynthetic machinery of the green petioles and pedicels of the monocotyledonous geophyte Zantedeschia aethiopica and the green stems of the dicotyledonous semi-woody species Dianthus caryophyllus, in comparison to the corresponding leaves. Both the green petioles/pedicels of Z. aethiopica and the green stems of D. caryophyllus possess all the anatomical prerequisites of an actively photosynthesizing organ i.e. considerable number of stomata with typical underlying substomatal chambers, chlorenchyma cells which are similar to the leaf palisade chlorenchyma cells and considerable amount of both intercellular spaces and palisade free cell walls. Yet, the palisade cells of Z. aethiopica petioles/pedicels show a peculiar arrangement with their long axis parallel to the longitudinal organ axis. Furthermore, petiole/pedicel photosynthetic characteristics resemble those of leaves under adversity i.e. reduced Rubisco activity/content, high photorespiration rates and significant cyclic electron flow around PSI. It is concluded that these are innate attributes of petiole/pedicel photosynthesis serving particular functions like the increased nitrogen fixing activity of the species, the qualitative adjustment of the petiole/pedicel amino acid content, the active decarboxylation of C4-organic acids and the rapid induction of non-photochemical quenching. Stem photosynthesis in D. caryophyllus was more efficient than leaf photosynthesis, as a result of the greater rates of stem C3 cycle and a possible organ-specific variation of the specificity factor of Rubisco. In general, D. caryophyllus stems display a photosynthetic pattern of optimal carbon assimilation in the expense of photoprotection. It could be hypothesized that this kind of adaptation could be due to the vertical orientation of stems, which results in lower incident light intensities in vivo and may include the use of C4-organic acids coming up with the transpiration stream as an additional carbon source.

Apenas muito recentemente estratégias genômicas e pós-genômicas têm sido utilizadas em estudos de espécies arbóreas importantes na silvicultura. Nos países tropicais, a exemplo do Brasil, as espécies de eucalipto são especialmente importantes nos plantios comerciais principalmente destinados à indústria de papel e celulose. O eucalipto é caracterizado por elevadas taxas de crescimento e alta adaptabilidade resultante da interação de mecanismos moleculares e processos metabólicos ainda pouco conhecidos. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo principal o estabelecimento de perfis transcricionais comparativos para folhas e para o xilema em formação de árvores de Eucalyptus grandis. grandis. O uso do método SAGE permitiu analisar 5864 genes dos quais 2247 (38%) puderam ser identificados. Foram encontrados 464 genes diferencialmente expressos, sendo 47 exclusivamente expressos na região cambial e 64 nas folhas. Além disso, as estratégias adotadas na identificação tags-genes permitiram que as SAGE tags fossem eficientemente utilizadas na diferenciação de isoformas gênicas tecido-específicas e de localização celular específica. Genes relacionados à fotossíntese, fotorrespiração e destoxificação celular foram preferencialmente encontrados na biblioteca SAGE de folhas, enquanto genes relacionados à síntese da parede celular, organização do citoesqueleto e respiração, foram preferencialmente expressos na biblioteca SAGE de madeira. Os níveis de expressão dos transcritos sugeriram a ocorrência de possíveis mecanismos de controle transcricional comum para grupos de genes funcionalmente relacionados e foram também utilizados para sugestão de genes e processos que representam alvos potenciais para o melhoramento do eucalipto. / Recently genomic and post-genomic strategies have been used to study important tree species in planted forests. In the tropical countries, like Brazil, Eucalyptus species are especially important in commercial plantations destined for the paper and cellulose industry. Eucalyptus species are characterized by their high growth rates and great adaptability resulting from the interaction between molecular mechanisms and metabolic processes that are still uncharacterized. Thus, the main goal of this work was the comparison of the transcriptional profiles from leaves and the cambial region of Eucalyptus grandis trees. The use of SAGE allowed the evaluation of 5864 expressed tags of which 2247 (38%) could be identified. 464 differentially expressed tags were indicated, of which 47 were exclusively expressed in the cambial region library and 64 in the leaf library. Furthermore, the strategies used in the tag mapping process allowed an efficient use of the SAGE tags to distinguish gene isoforms with tissue-specific and/or specific cell localizations. Genes related to photosynthesis, photorespiration and cellular detoxification were preferentially found in the SAGE leaf library, while genes involved in cell wall biosynthesis, cytoskeletal organization and respiration were preferentially expressed in the developing xylem. Transcript expression levels suggested the presence of a common transcriptional control for a few functionally related genes, for example, some lignin related genes. Importantly, transcript expression levels were also used for the identification of target genes and processes potentially useful in future Eucalyptus breeding programs.

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