VALENTE, Anna Lídia Nunes. Parâmetros bioquímicos, fisiológicos e proteômica do feijão-de-corda [Vigna Unguiculata (l) walp.] Infectado pelo vírus do mosaico severo do caupi (cpsmv) e a influência do estresse salino nesta interação incompatível. 2016. 408 f. Tese (Doutorado em Bioquímica)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Anderson Silva Pereira (anderson.pereiraaa@gmail.com) on 2017-01-03T23:44:38Z
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Previous issue date: 2016 / Cowpea (Vigna unguiculata) is a great commercialy importance food, however its productivety is strongly decreased by environmental stresses, biotic or abiotic. In semiarid regions, salinity and viruses, such as severe mosaic of cowpea (CPSMV), are the most important stresses that limit cowpea yield. Under field conditions, these stresses may occur individually or simultaneously increasing the negative effects on plants growth and development. Therefore, this study was conducted in order to improve the understanding of the mechanisms involved in the incompatible interaction of cowpea (BRS-Marataoã genotype) with CPSMV, salt stress and the combination of stresses. Under these conditions, were evaluated gas exchange measurements (PN, gS, C and E), chlorophyll content (Chla, chlb, total chl and carotenoids), enzyme kinetics of antioxidant protein (superoxide dismutase, catalase and ascorbate peroxidase), PR-proteins (peroxidase-glucanase and chitinase), the hydrogen peroxide dosage and quantification of TBARS. In addition, the differentially accumulated proteins from cowpea leaves subjected to combined stress were quantified and identified by nano LC-MS / MS and available databases. The analyzes were performed at 2 and 6 days after the stresses imposition. Visually, the resistant cultivar BRS-Marataoã did not have symptoms of disease caused by CPSMV, as expected, additionaly, plants did not show accumulation of virus particles in the infected leaves. Besides that, the infected plants (V) showed high levels of photosynthesis and chlorophyll compared to control plants (I). Furthermore, it was observed reductions in CAT and APX and increases in SOD and PAL activities, leading to increase of H2O2 and phenolic compounds in infected plants compared to controls. Interestingly, the βGLU activity decreased only in plants inoculated with V, which may have been associated with increase of callose, which prevents the virus spreading in the plant. All these results shown support evidences that this cultivar is resistant to CPSMV. When the combination of salt stress and viruses are applied simultaneously [SV], a remarkable decrease was observed in photosynthetic parameters and chlorophyll content. These results are even lower when the salt stress is induced and, 24 hours later, inoculated CPSMV is [S(24h)V]. The CPSMV resistant cultivar became sensible to this virus after 24 h in presence of salt stress. In this group of plants, we noted the presence of RNA of viral particles, and a large accumulation of peroxide and membrane damage, showing that the salt stress, when applied 24 hours before the viral stress, weakens the plant and favors the pathogen attack. However, these plants did not show apparent symptoms of CPSMV. This may be related to the increased activity of antioxidant enzymes and PR-proteins such as CAT, SOD, thioredoxin, peroxiredoxins CHI and POX when compared to the controls. It is known that those enzymes trigger defense mechanisms and prevent the establishment of diseases in plants. Differentially expressed proteins related to photosynthesis, carbohydrate energy and metabolism, defense and stress, structure and signaling, nucleotide ligands, related to redox homeostasis, among others, were identified with nano LC-MS/MS. These results are important for the understanding of the cellular mechanisms that act in string bean, genotype BRS-Marataoã, when subjected to viral infection, to saline stress, and to both stresses in a combined manner. / O feijão-de-corda (Vigna unguiculata) é um alimento de grande importância comercial, infelizmente, está sujeito a vários estresses ambientais, acarretando perdas consideráveis em sua produtividade. A salinidade representa um dos fatores abióticos mais importantes, além disso os vírus, como o mosaico severo do caupi (CPSMV), destacam-se, pois, representam o principal grupo de patógenos que acometem essa cultura. Em condições de campo, os estresses mencionados acima podem ocorrer tanto individualmente quanto simultaneamente, promovendo impacto negativo no crescimento e desenvolvimento das plantas. Portanto, esse trabalho foi realizado a fim de melhorar a nossa compreensão sobre os mecanismos complexos envolvidos na interação incompatível do feijão-de-corda (genótipo BRS-Marataoã) com o CPSMV, sua resposta frente ao estresse salino e a combinação desses dois estresses. Sob essas condições, medidas de trocas gasosas (PN, gS, Ci e E), conteúdo de clorofilas (Chla, chlb, chl totais e carotenoides), cinética enzimática de proteínas antioxidantes (superóxido dismutase, catalase e ascorbato peroxidase) e PR-proteínas (peroxidase, glucanase e quitinase), bem como a dosagem de peróxido de hidrogênio, TBARS e a quantificação do CPSMV em folhas de feijão-de-corda foram realizadas. Além disso, proteínas diferencialmente acumuladas em folhas de feijão-de-corda submetidas a esses estresses foram quantificadas e identificadas por nano LC-MS/MS e bancos de dados disponíveis. Todas as análises foram realizadas com 2 e 6 dias após os estresses. Visualmente, por ser um cultivar resistente, BRS-Marataoã não apresenta sintomas da doença causada pelo CPSMV, como esperado, também não apresentou acúmulo de partículas virais nas folhas que foram infectadas pelo vírus, via RT-PCR. Além disso, plantas infectadas (V) mantiveram elevados níveis de fotossíntese e clorofilas em relação as plantas controles (MI), observou-se também uma redução em atividades CAT e APX e aumento nas atividades de SOD e PAL, o que levou ao aumento do H2O2 e acúmulo de compostos fenólicos, favorecendo a resposta antioxidante da planta. Curiosamente, a atividade βGLU diminuiu em plantas apenas inoculadas com o V, o que pode estar relacionado com o aumento de calose impedindo que o vírus se espalhe pela planta. Todos esses resultados nos mostram indícios de alguns fatores envolvidos na resistência desse cultivar ao CPSMV. Quando os estresses, sal e vírus, são aplicados simultaneamente [SV] notamos acentuada diminuição em parâmetros fotossintéticos e conteúdo de clorofilas. Esses resultados são ainda menores quando o estresse salino é induzido e, 24 horas após, o CPSMV é inoculado [S(24h)V]. Nesse grupo de plantas, por RT-PCR, notamos a presença do RNA das partículas virais, além de um grande acúmulo de peróxido e danos de membrana, mostrando que o estresse salino, quando aplicado 24 horas antes do estresse viral, debilita a planta favorecendo o ataque do patógeno. Contudo, essas plantas não apresentaram sintomas característicos do CPSMV. Isso pode estar relacionado com o aumento da atividade de enzimas antioxidantes como CAT, SOD, tiorredoxinas, peroxirredoxinas. Além de PR-proteínas como CHI e POX, que acionam os mecanismos de defesa e impedem o estabelecimento da doença nessas plantas. Foram identificadas, com nano LC-MS/MS, proteínas diferencialmente expressas relacionadas com fotossíntese, energia e metabolismo de carboidratos, defesa e estresse, estrutura e sinalização, ligantes a nucleotídeos, relacionadas com homeostase redox, entre outras. Estes resultados são importantes para a compreensão dos mecanismos celulares que atuam no feijão-de-corda, genótipo BRS-Marataoã, quando submetido à infecção viral, ao estresse salino, e a ambos os estresses de forma combinada.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/21465 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Varela, Anna Lídia Nunes |
| Contributors | Oliveira, José Tadeu Abreu de |
| 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 UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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