Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / As membranas biolÃgicas sÃo alvos preferenciais dos efeitos deletÃrios do estresse hÃdrico, induzidos por aÃÃo de enzimas hidrolÃticas e espÃcies reativas do oxigÃnio (ERO), ambas estimuladas durante o estresse. A biossÃntese dos lipÃdeos dos cloroplastos pode ser importante para a tolerÃncia ao estresse hÃdrico e para a recuperaÃÃo apÃs reidrataÃÃo. Nesse trabalho nos estudamos o metabolismo dos cloroplastos, monogalactosil-diacilglicerol (MGDG), digalactosil-diacilglicerol (DGDG), sulfoquinovosil-diacilglicerol (SQDG), phosphatidil-glicerol (PG), no Ãmbito do dÃficit hÃdrico e da reidrataÃÃo apÃs o fim do estresse. Com este intuito, nos medimos o teor dos lipÃdeos da folhas, acompanhamos a incorporaÃÃo do precursor 14C-acetato nos lipÃdeos e analisamos a expressÃo dos genes codificadores das enzimas de sÃntese chave dos lipÃdeos (MGD1, MGD2, DGD1, DGD2, SQD2 e PGP1) durante o estresse hÃdrico e apÃs a reidrataÃÃo. Visando de uma melhor compreensÃo da relaÃÃo entre o metabolismo destes lipÃdeos e a tolerÃncia a seca, nos trabalhamos com duas cultivares de Vigna unguiculata L. Walp, uma tolerante (cv. EPACE) e outra sensÃvel (cv. 1183) a seca. Por meio de varredura diferencial de um biblioteca de cDNA de V.unguiculata, foram obtidas as seqÃÃncias completas dos cDNA dos genes VuMGD1, VuMGD2, VuDGD1, VuDGD2, VuSQD2 e VuPGP1. Os resultados mostram que em condiÃÃes de estresse hÃdrico a cultivar tolerante, alÃm de preservar seu teor de lipÃdeos durante a seca, à igualmente capaz de estimular a biossÃntese do DGDG aumentando significativamente a relaÃÃo DGDG:MGDG de suas membranas. NÃs sugerimos que o DGDG acumulado em condiÃÃo de seca à transportado para as membranas externas ao cloroplasto e que isso contribui para a tolerÃncia à seca. Os efeitos da desidrataÃÃo celular sobre as membranas tÃm conseqÃÃncias diretas sobre a capacidade das plantas a se recuperarem apÃs reidrataÃÃo. 48 horas apÃs a rega, a cv. sensÃvel 1183 nÃo à capaz de se recuperar em termos de teor de galactolipÃdeos e incorporaÃÃo do precursor. Na cv. tolerante, no entanto, o teor de DGDG permanece elevado, mesmo apÃs a reidrataÃÃo. Em conclusÃo, nossos resultados sugerem a importÃncia dos lipÃdeos membranares na tolerÃncia/sensibilidade das plantas ao dÃficit hÃdrico, em particular o balanÃo entre as classes lipÃdicas de propriedades fÃsico-quÃmicas diferentes (SQDG versus PG e DGDG versus MGDG) que poderiam afetar a estrutura e o funcionamento das membranas. / Membranes are main targets of degradation by reactive oxygen species and hydrolytic activities induced by drought. Chloroplasts lipid biosynthesis, especially galactolipids monogalactosyl-diacylglycerol (MGDG) and digalactosyl-diacylglycerol (DGDG) are important for plant tolerance to water deficit and for recovery after rehydration. In this thesis, we studied the metabolism of the chloroplast membrane lipids, MGDG, DGDG, sulphoquinovosyl-diacylglycerol (SQDG), phosphatidyl-glycerol (PG) under drought and during recovery from drought. Aiming this, we measured leaf lipids content, followed 14C-acÃtate incorporation and expression of genes coding for chloroplast membrane lipid synthases (MGD1, MGD2, DGD1, DGD2, SQD2 and PGP1) during drought and recovery. In order to better understand the relationship between drought tolerance and lipid metabolism, two cultivars of Vigna unguiculata L. Walp, one drought tolerant (cv. EPACE) the other drought susceptible (cv. 1183) were compared. The cDNA complete sequences for VuMGD1, VuMGD2, VuDGD1, VuDGD2, VuSQD2 and VuPGP1 were obtained from screening of a V.unguiculata cDNA library. The results showed that under water stress conditions, the tolerant cultivar, besides its ability to preserve its lipids pool despites drought, is able to strongly stimulate the DGDG biosynthesis, increasing the DGDG:MGDG ratio in its membranes. We suggest that DGDG accumulated under drought condition, when phosphate is deficient, is exported for extrachloroplastic membranes, and thus contributes to plant drought tolerance. Effects of loss of water on cell membranes have direct consequences on plant capacity to recover from stress. 48 hours after rewatering, the susceptible cv. 1183 was not able to fully recover from a moderate stress in terms of leaf galactolipid content and acetate incorporation into MGDG. In EPACE-1, MGDG leaf content remained unchanged after rehydration and DGDG remained higher than in the control plants. In conclusion, our results highlight the importance of membrane lipids in plant adaptation to water deficit and in their capacity to recover from stress. Of particular importance is the balance between lipid classes with various physico-chemical properties (SQDG versus PG, DGDG versus MGDG), since they most likely have a profound influence on membrane structure and function.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Por que as diferentes espÃcies de angiospermas nÃo sÃo igualmente bem-sucedidas em todos os ambientes do planeta? Uma das explicaÃÃes recorrentes à baseada no conceito de trade-off (demanda conflitante). Entende-se por demanda conflitante a relaÃÃo negativa entre traÃos funcionais que nÃo podem ser otimizados simultaneamente pela planta. As variaÃÃes nos traÃos funcionais entre plantas sÃo interpretadas como adaptaÃÃes das espÃcies a condiÃÃes ambientais em resposta à aquisiÃÃo de recursos necessÃrios para seu desenvolvimento. A disponibilidade hÃdrica pode ser considerada o principal fator ambiental que afeta quase todos os processos fisiolÃgicos e fenolÃgicos das plantas de forma direta e/ou indireta, portanto, modula diversas demandas conflitantes. Nosso objetivo principal à o de compreender quais as estratÃgias hidrÃulicas e o comportamento fisiolÃgico em espÃcies decÃduas e sempre verdes em resposta à seca. No primeiro capÃtulo, analisamos a variaÃÃo funcional entre espÃcies decÃduas e sempre verdes para compreender as divergÃncias nas estratÃgias de tolerÃncia e evitaÃÃo à seca. Mensuramos 17 traÃos funcionais foliares em 17 espÃcies decÃduas e cinco sempre verdes. AlÃm disso, mensuramos a condutÃncia estomÃtica (gs), taxa de fotossÃntese por Ãrea e massa (AÃrea/Amassa) e a eficiÃncia instantÃnea e intrÃnseca no uso da Ãgua (EUAi e EUA) durante a estaÃÃo chuvosa. Verificamos que as espÃcies decÃduas exibiram maior Amassa, menor longevidade foliar (LF) e massa foliar especÃfica (MFE) quando comparadas Ãs sempre verdes. EspÃcies decÃduas e sempre verdes apresentaram demanda conflitante entre tolerÃncia à seca e capacidade fotossintÃtica, quanto maior a LF menor a Amassa. Embora as espÃcies decÃduas tenham apresentado maior Amassa e gs do que Ãs sempre verdes, nÃo observamos diferenÃas significativas na EUAi e EUA. As diferenÃas nas estratÃgias de evitaÃÃo e tolerÃncia à seca entre espÃcies decÃduas e sempre verdes sÃo claramente observadas indistintamente à disponibilidade hÃdrica. No segundo capÃtulo, avaliamos se hà divergÃncia ou convergÃncia nas estratÃgias hidrÃulicas em espÃcies decÃduas e sempre verdes e como respondem aos efeitos da seca. Observamos mensalmente a fenologia foliar relacionando-a com o dÃficit de pressÃo de vapor do ar (DPV) e o conteÃdo de Ãgua no solo (CAS). Realizamos mensalmente mediÃÃes do potencial hÃdrico antes do amanhecer e relacionamos com a densidade da madeira (ρwood). Observamos as variaÃÃes no comportamento estomÃtico e no potencial hÃdrico diÃrio, e por fim, mensuramos e comparamos 17 traÃos funcionais foliares entre os grupos fenolÃgicos. A separaÃÃo das espÃcies em grupos baseados apenas na LF fornece boa compreensÃo sobre estratÃgias hidrÃulicas em respostas à seca. EspÃcies decÃduas exibem diferentes estratÃgias (isohÃdrica/anisohÃdrica), independente da ρwood. EspÃcies sempre verdes nÃo exibem diferenÃa de estratÃgia, sendo apenas anisohÃdricas. Consideramos que traÃos hidrÃulicos como o gradiente no potencial hÃdrico entre raÃzes e folhas (ΔΨplanta), o potencial hÃdrico responsÃvel por 50% do fechamento estomÃtico (ΨSC) e a diferenÃa no potencial hÃdrico sazonal (ΔΨsazonal) sÃo chaves para identificaÃÃo de estratÃgias hidrÃulicas em espÃcies de ecossistemas sazonalmente secos / Why the different species of angiosperms not are equally successful in all environments of planet? One recurrent explanation is based in concept of trade-off. It is understood trade-off per the negative relation between functional traits that cannot be optimized simultaneously by the plant. The variations in functional traits between plants are understood how adaptations of the species to environmental conditions in response at resource acquisition necessary for development. The hydric availability can be considerate the main environmental factor that affect almost all physiological and phenological processes of plants of direct and/or indirect form, therefore, modulating various trade-off. Our main goal is understand which hydraulic strategies and the physiology behavior in deciduous and evergreen species in response to drought. In first chapter, we analyzed the functional variation between deciduous and evergreen species for understand the divergence in the strategies of avoidance and tolerance to drought. We measured 17 leaf functional traits in 17 deciduous and five evergreen species. Furthermore, we measured the stomatal conductance (gs), photosynthetic rate based area and mass (Aarea/Amass) and the instantaneous and intrinsic water use efficient (WUEi and WUE) during the rainy season. We checked that the deciduous species exhibited bigger Amass, less leaf lifespan (LL) and leaf specific mass (LSM) when compared with evergreen species. Deciduous and evergreen species showed trade-off between drought tolerance and photosynthetic capacity, the bigger LF is the less the Amass. Although the deciduous species have showed larger Amass and gs than the evergreen species, we do not observed significant difference in WUEi and WUE. The difference in the strategies of drought avoidance and tolerance between deciduous and evergreen species are clearly observed indistinctly to hydric availability. In second chapter, we evaluated if are divergence or convergence in the hydraulic strategies in deciduous and evergreen species and how they respond to effects of the drought. We observed monthly the leaf phenology by relating with the vapor pressure deficit (VPD) and the soil water content (SWC). We performed monthly measurements of water potential predawn and related with the wood density (ρwood). We observed the variation in stomatal behavior and in daily water potential and lastly measurements and compared 17 leaf functional traits between the phenological groups. The separation of species in groups based only LF provides good understanding about hydraulic strategies in response to drought. Deciduous species exhibited different strategies (isohydric/anisohydric) independently of ρwood. Evergreen species do not exhibit difference of strategy, it is only anisohydric. We regard that hydraulic traits how the water potential gradient from roots to shoots (ΔΨplant), the water potential responsible for 50% of stomatal closure (ΨSC) and the difference in seasonal water potential (ΔΨseasonal) are key for identification of hydraulic strategies in species of the seasonally dry ecosystems