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Previous issue date: 2016-07-26 / In this study we characterized the role of photorespiration glycolate oxidase enzyme (GO) in photosynthesis and the generation of oxidative damage in exposed rice plants to isolated and combined stress of drought and excessive heat. The seeds were germinated
in vermiculite substrate in a greenhouse, and 60 days after planting, were subjected to
the effects of drought stress and excess heat in growth chambers. In this condition, the
rice plants (Oryza sativa L.). Nippombare were subjected to the treatment of partial
inhibition of GO imposed by the specific inhibitor, α-hidroxisulfonato (HPMS). The results show that the plants subjected to drought, reducing photosynthesis (PN) was attributed to stomatal limitations, lower stomatal conductance (gs) and transpiration (E), as well as metabolic restrictions, lower efficiency instant carboxylation (PN/Ci). On the other hand, in plants exposed to excess heat insulated occurred photochemical restrictions, less effective quantum efficiency (ΔF/Fm'), photochemical quenching (qP) and electron transport rate (ETR). The chlorophyll content was reduced in response to drought, which did not occur in plants exposed to excess heat (42°C). In drought combined stress and excess heat was observed greater stomatal restriction than in the dry individually, indicating a negative interaction of these factors generating a thermal dissipation failure via transpiration stream. The reduction of GO activity did not stimulate the PN, but increased photorespiration (Pr) followed by decreases in maximum speed of carboxylation (Vcmax) and maximum rate of electron transport (J). Moreover, metabolites downstream of the GO activity as the amino acids glycine and serine were significantly accumulated in an attempt to reduce photorespiration pathway. These results suggest that the Pr can be adjusted by other distinct pathways apart from that exerted by the GO and their relationship with the PN is very complex. This combination of stress also limited oxidative protection under CAT-APX and ASA system, which resulted in significant accumulation of H2O2 which was related to increased lipid peroxidation (TBARS), suggesting the involvement of other pathways in the generation of H2O2 in addition to the oxidation glycollate by GO. Together, the results show that the combination of dry, excess heat, severely restricts the photosynthetic activity by causing stomata and metabolic limitations. Moreover, the reduction of the GO activity
was not stimulated PN did not reduce photorespiration. In addition metabolites via
photorespiration showed no direct relationship with the activity of GO and photorespiration does not seem to be the main generator of oxidative damage to the rice in this condition. / No presente estudo foi caracterizado o papel da enzima fotorrespiratória oxidase do glicolato (GO) na fotossíntese e geração de danos oxidativos em plantas de arroz expostas aos estresses isolados e combinados de seca e excesso de calor. As sementes foram germinadas em substrato de vermiculita em casa de vegetação, e após 60 dias ao plantio, foram submetidas aos efeitos dos estresses de seca e excesso de calor em câmara de crescimento. Nesta condição, as plantas de arroz (Oriza sativa L.) cv.
Nippombare foram submetidas ao tratamento de inibição parcial da GO imposta pelo inibidor específico, α-hidroxisulfonato (HPMS). Os resultados mostram que nas plantas submetidas à seca a redução da fotossíntese foi atribuída a limitações estomáticas, menor condutância estomática (gS) e transpiração (E), como também limitações metabólicas, menor eficiência de carboxilação instantânea (PN/Ci). Por outro lado, nas plantas expostas ao excesso de calor isolado ocorreram restrições fotoquímicas, menor eficiência quântica efetiva (ΔF/Fm’), quenching fotoquímico (qP) e taxa de transporte de elétrons (ETR). O conteúdo de clorofilas foi reduzido em resposta a seca, o que não ocorreu nas plantas expostas ao excesso de calor (42ºC). Nos estresses combinados de seca e excesso de calor foi observado uma maior restrição estomática do que na seca individualmente, indicando uma interação negativa destes fatores gerando uma
incapacidade de dissipação térmica via fluxo transpiratório. A redução da atividade da GO não estimulou a PN, porém aumentou a fotorrespiração (Pr) seguido de diminuições na velocidade máxima de carboxilação (Vcmax) e na taxa máxima de transporte de elétrons (J). Além disso, metabólitos a jusante da atividade da GO, como os aminoácidos glicina e serina foram acumulados de forma significativa na tentativa de reduzir a via fotorrespiratória. Esses resultados sugerem que a Pr pode ser regulada por outras vias distintas, além da exercida pela GO e que sua relação com a PN é bem complexa. Essa combinação de estresses também limitou a proteção oxidativa conferida pelo sistema CAT-APX e ASA, que resultou no acúmulo significativo de H2O2 que foi relacionado à maior peroxidação de lipídios (TBARS), sugerindo o envolvimento de outras vias na geração de H2O2 além da oxidação do glicolato pela GO. Em conjunto, os resultados mostram que a combinação da seca e excesso de calor, restringe severamente a atividade fotossintética por ocasionar limitações estomáticas e metabólicas. Além disso, a redução da atividade da GO não estimulou a PN e não reduziu a fotorrespiração. Em adição metabólitos da via fotorrespiratória não mostraram relação direta com a atividade da GO e a fotorrespiração parece não ser a principal geradora de danos oxidativos no arroz nesta condição.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2:tede2/6854 |
| Date | 26 July 2016 |
| Creators | SOUZA, Carlos Alberto Vieira de |
| Contributors | SILVA, Sérgio Luiz Ferreira da, SIMÕES, Adriano do Nascimento, ALVAREZ-PIZARRO, Juan Carlos |
| Publisher | Universidade Federal Rural de Pernambuco, Programa de Pós-Graduação em Produção Vegetal, UFRPE, Brasil, Unidade Acadêmica de Serra Talhada |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRPE, instname:Universidade Federal Rural de Pernambuco, instacron:UFRPE |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -1747323715939935130, 600, 600, 600, -6968905037552662884, 2615607299470131967 |
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