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Previous issue date: 2017-02-20 / CAPES / As lentilhas-d'água são plantas capazes de crescer densamente na superfície das águas, gerando rápida produção de biomassa com alto teor de proteínas e amido. Além disso, apresenta características naturais relevantes para estudos de biologia e biotecnologia de plantas e aplicações práticas, como exemplo, o estresse salino que é capaz de induzir a produção e armazenamento de amido em níveis elevados. Por outro lado, a tolerância à salinidade pode contribuir para expandir as aplicações biotecnológicas potenciais destas plantas, as quais apresentam ampla variação intraespecífica. Neste trabalho, objetivou-se identificar mecanismos antioxidativos que favorecem a aclimatação das lentilhas-d’água, visando investigar estratégias de tolerância da espécie ao estresse oxidativo ocasionado pelo estresse salino, bem como a identificação de proteínas significativamente associadas com aplicações biotecnológicas. Análises bioquímicas, fisiológicas e moleculares foram realizadas em quatro clones (M1, U1, RC e DI) da espécie Lemna aequinoctialis submetidos adiferentes concentrações de NaCl (0, 25 e 50 mM). No geral, o estresse estimulou nos clones o acúmulo de amido, açúcares redutores e reduziu o teor dos pigmentos fotossintéticos, além de provocar inibição do crescimento e respostas antioxidantes nos clones submetidos a 50 mM de NaCl. A inibição no crescimento das plantas foi reflexo do estresse oxidativo, evidenciado pelo significativo incremento no conteúdo de malondialdeído (MDA) e peróxido de hidrogênio (H₂O₂). No entanto, os clones M1 e DI cultivados sob estresse moderado (25 mM), apresentaram um incremento na atividade e no acúmulo das enzimas antioxidativas, paralelo a manutenção dos níveis de MDA. Ademais, o clone M1 destacou-se por apresentar maior extração de Na⁺, o que reflete a eficiência da aclimatação. A partir dos dados bioquímicos foram selecionados os clones M1 (mais tolerante) e U1 (mais sensível) para análise proteômica. Os géis bidimensionais apresentaram um total de 188 spots diferencialmente acumulados nos clones M1 e U1 (82 e 106, respectivamente), dos quais 131 (67 em M1 e 64 em U1) foram identificados a partir da análise por espectrometria de massa. Os perfis proteômicos tiveram coeficiente de correlação maior que 0,90. As proteínas responsivas ao estresse salino foram principalmente associadas à produção de energia, aos componentes de fotossistemas e indução de resposta a estímulos ambientais, sugerindo a existência de mecanismos de ajuste fisiológico aos fatores do estresse estudado. A redução de crescimento associado à elevada produção de amido indica que estas macrófitas podem se cultivadas sob condições salinas moderadas, podendo ser útil no processo de dessalinização, produzindo matéria-prima potencial para a produção de biocombustíveis, além de boa fonte de proteínas vegetais que pode ser direcionada para outros produtos de interesse, como consumo animal. / Duckweed are plants that grow densely on the water surface, creating fast production of biomass with high content of protein and starch. In addition to present relevant natural characteristics for biology studies and plant biotechnology and practical applications. For example, the salt stress is capable of inducing high levels of starch accumulation, while the salinity tolerance can contribute to expanding the potential biotechnological applications of these plants. However this feature, tolerance to salinity has wide intraspecific variation. The purpose of this work is to identify antioxidant mechanisms that benefit the duckweed, aiming to investigate mechanisms of tolerance of the specie to the oxidative stress caused for the salt stress, and identification of proteins Lemnoiceae significantly associated to biotechnogical applications. Biochemical analyses, physiological and molecular were performed in four clones (M1, U1, RC e DI) Lemna aequinoctialis (water lentils), subjected to different concentrations of NaCl (0, 25 e 50 mM of NaCl). To the most of the clones, the effects of salt stress stimulated accumulation of starch and reducing sugars and reduced the concentration of photosynthetic pigments. Furthermore, caused growth inhibition and antioxidant responses in 50 mM of NaCl. The inhibition in growth of the plants is reflex of oxidative stress evidenced by the significant increment in the malondialdehyde content (MDA) and hydrogen peroxide (H₂O₂). However, the clones M1 and DI cultivated under moderate stress (25mM) presented a increment in the activity and in accumulation of antioxidative enzymes parallel to the maintenance of MDA levels, besides that M1 presented higher extraction of Na⁺ which reflects the efficiency of acclimatization. The results of two-dimensional electrophoreses presented that a total of 188 spots differentially accumulated in clones M1 and U1 (82 and 106, respectively) of which 131 (67 in M1 and 64 in U1) were identified from mass spectrometry analysis. Proteomic profiles had a correlation coefficient higher than 0.90. The proteins responsive to the salt stress were mainly associated to energy production, components of photosystems and induction of response to environmental stimuli. The pattern of behavior of the identified protein suggests the existence of mechanisms of physiological adjustment to the studied stress factors. The reduction of growth associated to high starch production indicates that macrophytes can be grown under moderate salt conditions, and may be useful in the desalination process, producing material with potential biofuel, as well as a good source of plant proteins that can Products of interest, such as animal consumption.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/25143 |
| Date | 20 February 2017 |
| Creators | MORAIS, Marciana Bizerra de |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/2775650529232362, CALSA JUNIOR, Tercilio, WILLADINO, Lilia Gomes |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pós Graduação Rede Nordeste de Biotecnologia - RENORBIO, UFPE, Brasil |
| 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 UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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