Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-04-19Bitstream added on 2014-06-13T18:54:10Z : No. of bitstreams: 1 dedemo_gc_me_jabo.pdf: 1096079 bytes, checksum: 9710fc882b784efd70e97e20b286cf3e (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A cultura da cana-de-açúcar é de grande importância econômica nas regiões tropicais e subtropicais, especialmente para alguns países da América, como o Brasil, que é atualmente o maior produtor mundial. Estresses abióticos, como a seca, podem reduzir os rendimentos das lavouras. Sendo assim, a identificação e a compreensão dos mecanismos de tolerância à seca são fundamentais no desenvolvimento de novas cultivares comerciais mais tolerantes ao déficit hídrico. O objetivo deste trabalho foi identificar, através da técnica de macroarranjos de cDNA, o perfil de expressão de genes pertencentes a diferentes vias metabólicas em folhas de duas cultivares de cana-de-açúcar (Saccharum spp), uma tolerante ao estresse por déficit hídrico (SP83-2847) e outra sensível (SP90-1638) submetidas a dois períodos de restrição no fornecimento de água, ocasionando um estresse por déficit hídrico leve (T1) e severo (T2). Por meio das análises dos resultados foi possível identificar, na cultivar tolerante, a indução de ESTs (etiquetas de seqüências expressas) com similaridade a genes de enzimas de síntese de osmoprotetores, tais como prolina, hidroxiprolina e GABA (ácido g-aminobutírico); de hormônios vegetais como o ácido abscísico (ABA) e o ácido jasmônico (JA) e repressão de ESTs similares aos genes das enzimas de biossíntese de amido, de glicina betaína e de algumas enzimas do sistema de defesa antioxidante. Ao passo que, na cultivar sensível foram induzidas ESTs similares aos genes de enzimas de síntese dos osmoprotetores trealose e glicina betaína; do sistema de defesa antioxidante e reprimidas ESTs com similaridade a genes das enzimas de síntese de prolina, hidroxiprolina e GABA e envolvidas na biossíntese de ABA e de jasmonatos. Em ambas as cultivares, ESTs similares a genes de diferentes enzimas fotossintéticas foram reprimidas. / Sugarcane crop is of large economic importance in the tropical and subtropical regions, especially in some countries of Central and South America as Brazil, which is actually the major worldwide producer. Abiotic stress, such as drought, can reduce yield of the farmings. Thus, identification and understanding of the drought tolerance mechanisms is crucial to the development of new commercials cultivars more tolerant to water deficit. The aim of this study was to identify, using cDNA macroarrays technique, expression profile of genes involved in distinct metabolic pathways in leaves of two sugarcane (Saccharum spp) cultivars, one water stress tolerant (SP83-2847) and another water stress sensitive (SP90-1638) which were submitted to periods of withhold watering occasioning a mild (T1) and severe (T2) water deficit stress. Through the analysis of the results, it was identified in the tolerant cultivar up-regulated ESTs similar to genes of enzymes involved in the synthesis of osmoprotectants, such as proline, hydroxyproline, GABA (g-amino butyric acid), of synthesis of plant hormones as abscisic acid (ABA) and jasmonic acid (JA); and down-regulated ESTs similar to genes of enzymes of the biosynthesis of starch, glycine betaine and of some enzymes involved antioxidant defense system. In the other hand, ESTs similar to genes of enzymes involved in the biosynthesis of the osmoprotectants as trehalose and glycine betaine and enzymes from the antioxidant defense system were induced as well as were down-regulated ESTs similar to genes of enzymes of synthesis of proline, hydroxyproline and GABA and involved in biosynthesis of ABA and jasmonates, for the sensitive cultivar. In both cultivars, ESTs with similarity to genes of different photosynthetic enzymes were repressed.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-07-03T12:48:47Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Karinne Evaristo de Deus - 2014.pdf: 3544531 bytes, checksum: a66cafd69f531c94042afb6432fd61cd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-07-03T15:28:10Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Karinne Evaristo de Deus - 2014.pdf: 3544531 bytes, checksum: a66cafd69f531c94042afb6432fd61cd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-03T15:28:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Karinne Evaristo de Deus - 2014.pdf: 3544531 bytes, checksum: a66cafd69f531c94042afb6432fd61cd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2014-06-30 / Drought is a major cause for reduced productivity in the cultivation of upland rice farming in many regions of the world. One of the consequences of the drought is the production in excess of reactive oxygen species (ROS), causing a series of oxidative damage to various biomolecules with subsequent cell death. With the function of protecting structures and functioning of cells from the damaging effects of ROS, a complex antioxidant system is activated in plants. This system consists of: (1) lipid soluble membrane-associated and tocopherols; (2) reducing water soluble compounds such as ascorbate (ASA) and glutathione (GSH) and (3) antioxidative enzymes, and superoxide dismutase (SOD) considered as a major enzymes of the antioxidant defense system. The present study aimed to evaluate the SOD in activity level via spectrophotometric method and level of gene expression via qPCR in two genotypes of upland rice (Oryza sativa japonica), Douradão and BRS Primavera, with contrasting for drought tolerance characteristics, watching the leaf and root tissue, two stages of plant development (vegetative and reproductive), grown under optimal water conditions and water deficit (100% and 50% water in the vessels), respectively. The results revealed a differential pattern of SOD activity in different tissues and developmental stages in tolerant and sensitive genotypes, and for the tolerant genotype that activity was increased only in leaf / root and vegetative/reproductive tissue, as was sensitive the leaf / reproductive and reproductive/ root. Regarding gene expression, we also observed a very different pattern of regulation in tolerant and sensitive genotypes. The CuZnSOD1, CuZnSOD4, and MnSOD genes, expression was significantly (p≤ 0.05) increased in the tolerant, the first in leaves and roots off the reproductive stage, the second vegetative stage only in leaves and the third gene in the two tissues and plant developmental stages. As for the sensitive only FeSOD1 gene had highlighted with increased expression in roots at the reproductive stage. Certainly, the different patterns of induction level of activity and / or gene expression of SOD in plants of upland rice, should be strongly considered to elucidate the cellular mechanisms of drought tolerance, aiming to support improvement programs to develop cultivars more efficient and better suited to prone areas with water deficiency. / A seca é uma das principais causas para redução da produtividade na cultura do arroz de terras altas em muitas regiões agrícolas do mundo. Uma das consequências da seca é a produção, em excesso, de espécies reativas de oxigênio (EROs), podendo causar uma série de danos oxidativos a diversas biomoléculas com consequente morte celular. Com a função de proteger estruturas e funcionamento das células dos efeitos prejudiciais das EROs, um complexo sistema antioxidativo é ativado nas plantas. Esse sistema é constituído de: (1) lipídeos solúveis e tocoferóis associados à membrana; (2) compostos redutores solúveis em água, tais como ascorbato (ASA) e glutationa (GSH), e (3) enzimas antioxidativas, sendo a superóxido dismutase (SOD) considerada como uma das principais enzimas do sistema de defesa antioxidativo. O presente estudo teve como objetivo avaliar a SOD, em nível de atividade via método espectrofotométrico e em nível de expressão gênica via qPCR, em dois genótipos de arroz de terras altas (Oryza sativa japonica), Douradão e BRS Primavera, com características contrastantes para tolerância à deficiência hídrica, contemplando parte aérea e tecido radicular, dois estádios de desenvolvimento das plantas (vegetativo e reprodutivo), cultivadas sob condição hídrica ótima e de deficiência hídrica (100 % e 50 % de água nos vasos), respectivamente. Os resultados revelaram um padrão diferencial de atividade da SOD nos diferentes tecidos e estádios de desenvolvimento nos genótipos tolerante e sensível, sendo que para o genótipo tolerante essa atividade foi aumentada somente em tecido foliar fase vegetativa e radicular fase reprodutiva, enquanto no sensível foi foliar e radicular estádio reprodutivo. Quanto à expressão gênica, também observou um padrão bastante diferenciado de regulação nos genótipos tolerante e sensível. Os genes Cu/ZnSOD1, Cu/ZnSOD4 e MnSOD apresentaram expressão significativamente (p ≤ 0,05) aumentada no tolerante, sendo o primeiro em folhas e raízes do estádio reprodutivo, o segundo estádio vegetativo somente em folhas e para o terceiro gene nos dois tecidos e estádios de desenvolvimento da planta. Já para o genótipo sensível somente o gene FeSOD1 apresentou destaque com aumento da expressão em raízes no estádio reprodutivo. Certamente, os diferentes padrões de indução em nível de atividade e/ou expressão gênica da SOD, em plantas de arroz de terras altas, devem ser fortemente considerados para elucidar os mecanismos celulares de tolerância à seca, objetivando subsidiar programas de melhoramento para desenvolvimento de cultivares mais eficiente e mais bem adaptada às áreas propensas à deficiência hídrica.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O cloroplasto à uma organela caracterÃstica dos organismos fotossintetizantes sendo seu papel primordial na geraÃÃo de energia a partir de gÃs carbÃnico e Ãgua. Essa organela pode ter seu funcionamento comprometido quando submetida a estresses ambientais devido a fragilidade e complexidade do sistema. Para evitar perdas provocadas pelo estresse existem vÃrios mecanismos de adaptaÃÃo e regulaÃÃo das reaÃÃes que ocorrem no cloroplasto. Recentemente caracterizou-se mais um desses provÃveis mecanismos que foi chamado de clororespiraÃÃo. A clororespiraÃÃo foi esclarecida com a descoberta de uma enzima similar a oxidase alternativa da mitocondria que chamou-se de oxidase terminal do plastÃdeo (PTOX). A funÃÃo dessa respiraÃÃo do cloroplasto permanece incerta, mas uma das hipÃteses mais aceitas à que o funcionamento da clororespiraÃÃo poderia prevenir a formaÃÃo de espÃcies reativas de oxigÃnio atravÃs da reciclagem dos intermediÃrios redutores do cloroplasto. No presente trabalho foi caracterizado a presenÃa de dois genes que codificam para a oxidase terminal do plastÃdeo em plantas de Zea mays. Estudou-se tambÃm a expressÃo diferencial de ambos genes da PTOX em resposta ou estresse hÃdrico, alÃm da caracterizaÃÃo da clororespiraÃÃo atravÃs da atividade da NADH desidrogenase plastidial (NDH) em gel de poliacrilamida. A caracterizaÃÃo molecular dos genes da PTOX mostrou homologia de 60% quando comparadas as sequÃncias dos genes e de 79% quando comparadas as prÃ-proteÃnas traduzidas. Os genes dessa proteÃna tÃm estruturas similares, sendo compostos por oito introns e 9 Ãxons. Um estudo das regiÃes dos promotores dos genes mostrou que existiam elementos comuns porÃm a presenÃa de elementos diferentes como, o elementos cis MBS que à responssivo à seca, poderia revelar uma regulaÃÃo diferencial dos genes. A resposta diferencial foi confirmada atravÃs de RT-PCR semiquantitativo. O gene chamado de ptox1 teve sua expressÃo estÃvel, podendo ser considerado um gene constitutivo, enquanto que o gene chamado de ptox2 teve um aumento da expressÃo proporcional ao estresse aplicado tanto em folhas como em raÃzes de plantas de milho. A anÃlise da atividade da NDH em gel (zimograma) revelou a presenÃa dessa enzima em cloroplastos de milho confirmando a presenÃa das enzimas da clororespiraÃÃo. O estudo filogenÃtico de sequencias de cDNA de bancos de dados mostraram que milho e sorgo pertencentes ao grupo das monocotiledÃneas, sÃo espÃcies muito prÃximas e que compartilham dois genes ortÃlogos da PTOX identificados como ptox1 e ptox2. Concluiu-se pela primeira vez a presenÃa de dois genes da PTOX no genoma do milho, uma monocotiledÃena de metabolismo C4. Os genes foram denominados de ptox1 e ptox2. Eles foram encontrados em raÃzes e folhas e apenas o gene da ptox2 pareceu ser induzido em resposta ao estresse osmÃtico. / The chloroplast is an organelle characteristic of photosynthetic organisms and their role in generating energy from carbon dioxide and water. This organelle may be functionally compromised when subjected to environmental stress due to the fragility and complexity of the system. To avoid losses caused by stresses plants have evolved various coping mechanisms, as well as, regulation of the reactions that occur in the chloroplast. Most recently it was characterized one of these mechanisms that was called chlororespiration. The chlororespiration was bring to light with the discovery of an enzyme, similar to the alternative oxidase of mitochondria, that was called the plastid terminal oxidase (PTOX). The function of this chloroplast respiration remains uncertain, but one of the most accepted hypothesis is that the operation of chlororespiration could prevent the formation of reactive oxygen species by recycling the reducing intermediates of the chloroplast. The present study characterized the presence of two genes encoding the plastid terminal oxidase in plants of Zea mays., and its differential expression in response to water stress. It was also characterized the chlororespiration through the activity of plastidial NADH dehydrogenase (NDH) in polyacrylamide gel. The molecular characterization of PTOX genes showed 60% homology when compared sequences of genes, but 79% when compared to pretranslated proteins. The genes of this protein have similar structures, being composed of nine exons and eight introns. A study of regions of the promoters of the genes showed that there were common elements, but the presence of different elements such as the cis elements that MBS responsive to drought, could reveal a differential regulation of genes. The differential response was confirmed by semiquantitative RT-PCR. The gene called ptox1 had its expression level stable and could be considered a constitutive gene, while the gene called ptox2 had an increased expression proportional to the applied stress in both leaves and roots of maize plants. The analysis of NDH activity gel (zimograms) revealed the presence of this enzyme in maize chloroplasts suggesting the existence of the chlororespiratory pathway. The phylogenetic analysis of cDNA sequences from NCBI databases showed that maize and sorghum, being closely related species, share two genes )identified as orthologs of PTOX (ptox1 and ptox2). It was confirmed for the first time the presence of two PTOX genes in the genome of maize, a C4-metabolism monocotyledon and its differential expression under drought stress.