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Previous issue date: 2017-06-23 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGS / Devido a sua origem tropical, o arroz (Oryza sativa L.) é muito impactado pelo estresse causado pelas baixas temperaturas e consequentemente apresenta grandes perdas de crescimento e produtividade. É o segundo cereal mais consumido no mundo e o decremento na produção causado por eventos de
temperatura extrema, pode ocasionar impactos significativos na economia mundial. A sensibilidade e os sintomas das respostas das plantas ao estresse por baixas temperaturas variam com o estádio de desenvolvimento. Observa-se que no estádio inicial ocorre um retardo e diminuição da germinação das
sementes e no vegetativo, clorose foliar, baixa estatura e diminuição do perfilhamento. Já no reprodutivo ocorre o aborto e esterilidade das espiguetas, exerção incompleta da panícula, anormalidades no desenvolvimento das anteras, mancha dos grãos e maturação tardia e incompleta dos mesmos. Este trabalho teve como objetivo avaliar nos estádios vegetativo e reprodutivo, os
mecanismos adaptativos de resposta ao estresse por baixas temperaturas, a nível molecular, bioquímico e fisiológico. Foram analisados 22 genótipos de arroz, da coleção “mini-core” do USDA para tolerância ao frio, in vitro, através de parâmetros morfológicos. Destes 22, foram selecionados quatro genótipos (dois tolerantes e dois sensíveis), para avaliação, no estádio vegetativo, de trocas gasosas, análises bioquímicas, expressão gênica e de proteínas. As análises de trocas gasosas e expressão gênica foram repetidas durante o estádio reprodutivo. Os primeiros efeitos do estresse por baixa temperatura foram identificados na fotossíntese em todos os genótipos e em ambos os estádios. O perfil bioquímico e dos genes de proteínas de transferência de lipídeos (LTPs), OsGH3-2, OsSRO1a, OsZFP245, OsTPP1 e as proteínas LRR-RLKs, BHLH, GLYI e LTP1, no estádio vegetativo, demonstraram que, apesar dos impactos da baixa temperatura nos genótipos tolerantes, houve um
ajuste rápido para que a homeostase celular fosse mantida, mostrando uma clara diferença na expressão gênica entre os genótipos. Foi visualizado também que a expressão dos genes OsLTP7, OsLTP10, fatores de transcrição e genes induzidos por baixa temperatura foram maiores nos genótipos
tolerantes, em ambos os tecidos. O estresse por baixa temperatura afetou severamente os parâmetros de produção, tendo uma perda no rendimento dos grãos de 40 e 90%, nos genótipos tolerantes e sensíveis, respectivamente. Assim, este estudo identificou o genótipo Nipponbare como tolerante a baixas temperaturas em ambos os estádios. Os genes LTP, OsGH3-2, OsSRO1a, OsZFP245 e OsTPP1 e as proteínas LRR-RLKs, bHLH, GLYI e LTP1, são bons candidatos para o “screening” de tolerância a baixas temperaturas, no vegetativo, enquanto que as OsLTP7, OsLTP10, OsNAC9, OsNAC10 e OsNAP podem ser usados, com o mesmo fim, no reprodutivo. / Due to its tropical origin, rice (Oryza sativa) is very impacted by cold stress and consequently presents great losses of growth and yield. It is the second most consumed cereal in the world and the decrease in production caused by extreme temperature events can have significant impacts in the world economy. Sensitivity and symptoms of plant responses to stress due to low temperatures vary with the stage of developmental. It is observed that in the first developmental stage there is a delay and decrease of seed germination and on vegetative stage, foliar chlorosis, short stature and decrease of the profile. It is observed that in the first development stage there is a delay and decrease of the germination of the seeds and in the vegetative stage, leaf chlorosis, short stature and reduction of tillering. At reproductive stage, the abortion and sterility of the spikelets, incomplete panicle excretion, abnormalities in the development of the anthers, grain spots and late and incomplete maturation of the grain. The purposed of this study was to evaluate the adaptive mechanisms of response to stress induced by low temperatures at the molecular, biochemical and physiological levels at the vegetative and reproductive stages. Twenty-two rice genotypes from the USDA mini-core collection for cold tolerance, in vitro, were analyzed through morphological parameters. Of these 22, four genotypes (two
tolerant and two sensitive) were selected for vegetative stage evaluation of photosynthetic parameters, biochemical and gene and protein expression. Analysis of photosynthetic parameters and gene expression were repeated during the reproductive stage. The first effects of low temperature stress were identified in photosynthesis in all genotypes and in both stages. Biochemical profile and genes of lipid transfer proteins (LTPs), OsGH3-2, OsSRO1a, OsZFP245, OsTPP1 and the LRR-RLKs, BHLH, GLYI and LTP1 proteins at the vegetative stage have demonstrated that, despite impacts of low temperature in the tolerant genotypes, had a fast adjustment for cellular homeostasis to be maintained, showing a clear difference in gene expression between the genotypes. It was also visualized that the expression of OsLTP7, OsLTP10, transcription factors and low temperature genes were higher in the tolerant genotypes in both tissues. Low temperature stress severely affected production parameters, with a yield loss of 40 and 90% in tolerant and sensitive genotypes, respectively. Therefore, this study identified the genotype Nipponbare as possible tolerant to low temperatures in both stages. LTP genes, OsGH3-2, OsSRO1a, OsZFP245 and OsTPP1, and the porteins LRR-RLKs, bHLH, GLYI and LTP1 are good candidates at the screening for cold tolerance at the vegetative stage, whereas OsLTP7, OsLTP10, OsNAC9, OsNAC10 and OsNAP can be used, for the same purpose, at reproductive stage.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpel.edu.br:prefix/3973 |
| Date | 23 June 2017 |
| Creators | Freitas, Gabriela Peres Moraes de, Freitas, Gabriela Peres Moraes de |
| Contributors | 44117337068, http://lattes.cnpq.br/7705049074927773, Benitez, Letícia Carvalho, Bianchi, Valmor João, Braga, Eugenia Jacira Bolacel |
| Publisher | Universidade Federal de Pelotas, Programa de Pós-Graduação em Fisiologia Vegetal, UFPel, Brasil, Instituto de Biologia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPEL, instname:Universidade Federal de Pelotas, instacron:UFPEL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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