CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / In tropical regions, where there is a high incidence of light, electrons can
accumulate in the transport chain (PET) producing large quantities of H
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and other ROS,
which might generate photodamage and photoinhibition. To survive to these challenges,
plants have developed several mechanisms to mitigate the excess energy in photosystems,
besides having an efficient machinery for removal of excess H
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,
which includes cytosolic
APX (cAPX). However, double
-
silenced
rice
plants for cAPX (OsAPX1/2) do not show large
differences in morpho
-
phenotype when compared to non
-
transformed (NT), although
OsAPX1/2 presents induction of expression on several proteins re
lated to photosynthesis. The
physiological implications of this induction, as well as its consequences for OsAPX1/2
resistance against stresses of high light (HL), are still poorly known. Aiming to clarify the
role of cAPx in pho
tosynthesis, OsAPX1/2 plant
s
were produced, subjected to 24 hours of HL
(2
,
000
μ
mol m
-
2
s
-
1
) and studied for the expression and activity of proteins
related to
photosynthesis
,
ph
otorespira
tion
and redox homeostasis
. The amount of
several
PET
proteins
(Lhcb1, PsbO, Psb
P, PsbQ, PSAC, P
C, FNR and FDX)
and Chl and Pheo were increased in
OsAPX1/2 in normal growth
conditions, however
without causing changes in the
in vivo
photochemistry
activity
parameters (Fv
/Fm and ΔFm/Fm'). In contrast,
expression of
proteins
associated
with
Calvin
-
Benso
n cycle (Rls, ativase RBC) and
rubisco
carboxylation activity (
in
vivo
and
in vitro
) were not altered in mutants
under
normal growth
conditions
. In HL, the
expression of proteins related to photosynthesis was strongly repressed in
all genotypes
, as
well as
gas exchange parameters and Fv/Fm, the latter being strong indication of
photoinhibition. Moreover, proteins related to
photorespiration
showed increased
expression/activity in response to
HL
in NT
and
maintenance
of
already high levels
in
OsAPX1/2.
In
OsAPX1/2 t
h
e expression and activity of chloroplastic
Cu/Zn
-
SOD showed a
similar response exhibited by
photorespiration
-
related proteins,
although the activity of
thylakoid APX has been greatly reduced,
meaning
deficiency in water
-
water cycle. Taken
togeth
er, these data demonstrate that induction of expression of proteins related PET
in
OsAPX1/2
plants
may represent a compensatory mechanism for maintaining the
photosynthetic activity levels
similar to
NT. Moreover, in HL, it is possible that the increased
e
xpression of photorespiration
-
related proteins in
OsAPX1/2 acts as alternative electron sink,
compensating the deficiency in the
water
-
water cycle from these plants / Em regiÃes tropicais, onde existe alta incidÃncia luminosa, os elÃtrons podem se
acumular na cadeia transportadora (PET)
produzindo grandes quantidades de H
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e outras
ROS, que podem gerar fotodano e fotoinibiÃÃo. Para sobreviver a esse desafio, plantas
desenvolveram vÃrios mecanismos de atenuaÃÃo do excesso de energia nos fotossistemas,
alÃm de contar com uma eficiente ma
quinaria de remoÃÃo do excesso de H
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, da qual fazem
parte as APX citosÃlicas (cAPX). Entretanto, plantas duplamente silenciadas para as cAPX
(OsAPX1/2) nÃo apresentam grandes diferenÃas morfo
-
fenotÃpicas quando comparadas Ãs nÃo
transformadas (NT), embor
a OsAPX1/2 apresente induÃÃo de expressÃo de diversas proteÃnas
relacionadas com a fotossÃntese, comparadas com as NT. As implicaÃÃes fisiolÃgicas dessa
induÃÃo, assim como suas consequÃncias para a resistÃncia de OsAPX1/2 contra estresses de
alta luz (HL)
, ainda sÃo pouco conhecidas. Objetivando clarificar o papel das cAPx na
fotossÃntese, plantas de arroz OsAPX1/2 foram produzidas, submetidas a 24 horas de HL
(2000
μ
mol m
-
2
s
-
1
) e estudadas quanto à expressÃo e atividade de proteÃnas relacionadas com
a fotossÃntese, fotorespiraÃÃo e homeostase redox. A quantidade de diversas proteÃnas da PET
(Lhcb1, PsbO, PsbP, PsbQ, PSAC, PC, e FDX FNR), bem como teores de Chl e Pheo foram
aum
entadas em OsAPX1/2 em condiÃÃes normais de crescimento sem causar alteraÃÃes nos
parÃmetros de atividade fotoquÃmica
in vivo
(Fv/Fm e
Δ
Fm/Fm'). Em contraste, as proteÃnas
relacionadas com expressÃo ciclo de Calvin
-
Benson (Rls, ativase de Rbc) e a ativida
de de
carboxilaÃÃo da rubisco (
in vivo
e
in vitro
) nÃo foram alterados nos mutantes em condiÃÃes
normais de crescimento. Em HL, a expressÃo de proteÃnas relacionadas com fotossÃntese foi
fortemente reprimida em ambos os genÃtipos, assim como os parÃmetros
de trocas gasosas e
Fv/Fm, sendo esse Ãltimo forte indÃcio de fotoinibiÃÃo. Por outro lado, as proteÃnas
relacionadas com a fotorespiraÃÃo, ou mostraram aumento na expressÃo/atividade em resposta
à luz elevada (NT) ou manutenÃÃo de nÃveis jà elevados (OsAP
X1/2)
. A expressÃo e atividade
de
Cu/Zn
-
SOD
de cloroplastos
mostrou resposta similar a exibida pelas proteÃnas da
fotorespiraÃÃo, embora a atividade de APX de tilacÃides tenha sido fortemente reduzida em
OsAPX1/2, evidenciando deficiÃncia no ciclo Ãgua
-
Ãgu
a. Tomados em conjunto, estes dados
demonstram que a induÃÃo da expressÃo de proteÃnas relacionadas com o PET em OsAPX1/2
pode representar um mecanismo compensatÃrio para a manutenÃÃo da atividade fotossintÃtica
aos nÃveis da NT. Por outro lado, sob HL, Ã
possÃvel que o aumento da
expressÃo de proteÃnas
associadas com
fotorespira
ÃÃo
em OsAPX1/2 atue como dissipador alternativo de elÃtrons,
compensando a deficiÃncia no ciclo da Ãgua
-
Ãgua dessas plantas
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:7877 |
| Date | 25 February 2013 |
| Creators | FabrÃcio EulÃlio Leite Carvalho |
| Contributors | Joaquim AlbenÃsio Gomes da Silveira, SÃrgio Luiz Ferreira da Silva, Luiz Ferreira Aguiar Ponte, Andrà Luis Coelho da Silva |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em BioquÃmica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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