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Tipo: Tese
Título: Uso de Thlaspi caerulescens e Arabidopsis thaliana em estudos de acúmulo e tolerância a zinco e lítio
Título(s) alternativo(s): Thlaspi caerulescens and Arabidopsis thaliana use in studies of zinc and lithium accumulation and tolerance
Autor(es): Guimarães, Marcelo de Almeida
Primeiro Orientador: Loureiro, Marcelo Ehlers
Primeiro coorientador: Barros, Nairam Félix de
Segundo coorientador: Lopes, Francis Julio Fagundes
Primeiro avaliador: Lima, Paulo César de
Segundo avaliador: Campos, André Narvaes da Rocha
Abstract: Nos capítulos 1 e 2, foram conduzidos inúmeros experimentos com o objetivo de se gerar informações consideradas essenciais para a melhor compreensão de como se processam a absorção e a translocação de íons minerais em plantas. No capítulo 1 foi empregada a enxertia recíproca entre uma espécie hiperacumuladora de Zn, Thlaspi caerulescens, e uma não acumuladora, Thlaspi perfoliatum, para determinar a importância relativa da raiz e da parte aérea na hiperacumulação e hipertolerância a Zn. Folhas provenientes de plantas de T. perfoliatum como porta-enxerto com T. caerulescens como enxerto não acumulam Zn, enquanto plantas com T. caerulescens como porta-enxerto e T. perfoliatum como enxerto acumulam Zn. No entanto, ainda que folhas provenientes de plantas com T. caerulescens como porta-enxerto e T. perfoliatum como enxerto acumulem altos teores de Zn, sob altas concentrações deste elemento, as folhas dessas plantas apresentam sintomas de toxidez a Zn significativos, ao contrário de folhas de T. caerulescens auto-enxertadas. A hiperacumulação de Zn em folhas de T. caerulescens é primeiramente ditada por processos que ocorrem na raiz. Além disso, os mecanismos controladores da tolerância de Zn no hiperacumulador T. caerulescens são dirigidos por processos que ocorrem na parte aérea. No capítulo 2 nós utilizamos o mutante de Arabidopsis thaliana “132:31”, obtido a partir da irradiação por nêutrons de alta energia. Foi verificado que este mutante apresenta uma deleção de oito genes no cromossomo 2. Nós conseguimos identificar três fenótipos básicos do mutante: maior sensibilidade ao lítio, maior produção de etileno e maior nível de estresse oxidativo. Nossos resultados mostram que o lítio reduziu o crescimento da parte aérea de ambos os genótipos e das raízes do mutante.A aplicação de cálcio ao meio de cultivo, reverteu parcialmente o efeito do lítio nas raízes de ambos os genótipos. Através da técnica da enxertia recíproca, demonstrou-se que não somente a parte aérea, mas também o sistema radicular do 132:31 apresenta maior sensibilidade ao lítio do que Col-0. A maior produção de etileno observada no mutante, torna-se ainda mais evidente em sua presença. O aumento na produção do etileno poderia explicar: a redução do crescimento da parte aérea e raízes, diminuição dos teores de clorofila a e carotenóides. São necessárias outras análises para construir uma explicação convincente dos mecanismos responsáveis pelos fenótipos encontrados. No capítulo 3, buscamos gerar informações necessárias para a antecipação do florescimento e maximização da produção de sementes da espécie T. caerulescens. Esta espécie é muito utilizada em estudos de hiperacumulação de metais como Cd, Ni e Zn. T. caerulescens necessita de longo período frio (4ºC) para a indução do crescimento do pendão principal e florescimento. Para isso, foram estudados diferentes condições como: fotoperíodo (8 ou 12 h de luz (100 μmol.m-2.s-1)), temperatura (4 ou 21ºC), semanas de exposição às condições de luz e temperatura citadas anteriormente (6 ou 8 semanas) e a aplicação de diferentes concentrações de GA3 (0, 15, 30 e 60 μg μl-1). Verificou-se que baixas temperaturas (4ºC) são essenciais para a indução ao florescimento e produção de sementes de T. caerulescens e que o tempo de exposição das plantas à baixa temperatura (4ºC) é muito importante para a potencialização da produção de sementes de T. caerulescens, sendo desejados períodos mais longos de exposição. GA3 juntamente com a condição de dia longo (12 h de luz) proporciona certo grau de florescimento, no entanto, não é eficaz para a produção de sementes de T. caerulescens. A aplicação de GA3 afeta negativamente a produção de sementes de plantas desta espécie quando submetidas a dias curtos (8 h de luz) e dias longos, quando se utiliza a concentração de 60 μg μl-1 deste hormônio. GA3 foi capaz de induzir o alongamento do pendão principal, independentemente do fotoperíodo utilizado, sendo este efeito observado somente em plantas de Thlaspi que não foram submetidas a baixas temperaturas (21ºC).
In the chapters 1 and 2 were lead a great number of experiments with the purpose to generate essential information to better understand how plants controls the absorption and translocation of mineral ions. In the chapter 1 we used reciprocal grafting between a Zn hyperaccumulator Thlaspi caerulescens and non-accumulator Thlaspi perfoliatum to determine the relative importance of roots and shoots in Zn hyperaccumulation and hypertolerance. Leaves from plants with T. perfoliatum rootstock with T. caerulescens shoot scion do not hyperaccumulate Zn, whereas plants with T. caerulescens rootstock and T. perfoliatum shoot scion do hyperaccumulate Zn. However, even though leaves from plants with T. caerulescens rootstock and T. perfoliatum shoot scion hyperaccumulate Zn, at high zinc loads these leaves show significant symptoms of zinc toxicity, unlike leaves of self grafted T. caerulescens. Hyperaccumulation of Zn in leaves of the hyperaccumulator T. caerulescens is primarily dictated by root processes. Further, the mechanisms controlling Zn hypertolerance in the hyperaccumulator T. caerulescens are driven primarily by shoot processes. In the chapter 2 we used an Arabidopsis thaliana “132:31” mutant obtained by fast neutrons irradiation. It was verified that this mutant has eight genes deleted in chromosome 2. We have identified three basic mutant phenotypes: higher lithium sensitivity, higher ethylene production and higher oxidative stress levels. Our results show that lithium promotes higher decrease in the shoot growth for both genotypes, and also for the mutant’s roots. The use of calcium in the medium was partially able to reverse the effects of the lithium in the roots of both genotypes. Through reciprocal grafting was showed that not just only shoot, but also the roots of 132:31, showed higher sensitivity to lithium than Col-0 shoots and roots. The higher production of ethylene, observed in the mutant, even under the control, became much clear under lithium treatment. This higher increase in the ethylene production could explain: the shoot and root growth reduction, chlorophyll a and carotenoids reductions. Other analyses are needed to create a persuasive explanation of the responsible mechanisms for the observed phenotypes. In the chapter 3, we looked to generate information for earlier flowering and to maximize seeds production of T. caerulescens. This specie is used to study Cd, Ni and Zn metal hyperaccumulation. It needs a long time of exposure under cold (4ºC) for the induction of the main stem elongation and flowering. For this studied, we simulated different conditions: photoperiod (8 or 12 h of light (100 μmol.m-2.s-1)), temperature (4 or 21 ºC), weeks under the photoperiod and temperature described before (6 or 8 weeks) and the application of different concentrations of GA3 (0, 15, 30 and 60 μg μl-1). We found that low temperatures (4ºC) are essential for the flowering induction and seed production in T. caerulescens and that the long period of exposure to (4ºC) is very important to increase T. caerulescens seeds production, being required long exposition under this condition. GA3 together with long day condition (12 h of light) provide flowering at certain degree, however, it is not efficient to promote seed production in T. caerulescens. Furthermore, GA3 application regulates the production of seeds in this specie negatively, under shortdays (8 h of light) and long-days, when 60 μg.μl-1 of this hormone were used; down regulates the production of seeds. GA3 induced main stem elongation when Thlaspi plants were not under low temperature (21ºC) independently of the photoperiod condition.
Palavras-chave: ICP-MS
Micro-enxertia
Inositol fosfato
Giberelina
Fotoperíodo
Frio
Florescimento
Etileno
Cálcio
Cádmio
ICP-MS
Micro-grafting
Inositol phosphate
Gibberellin
Photoperiod
Cold
Flowering
Ethylene
Calcium
Cadmiumc
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BOTANICA::FISIOLOGIA VEGETAL
Idioma: por
País: BR
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Sigla da Instituição: UFV
Departamento: Controle da maturação e senescência em órgãos perecíveis; Fisiologia molecular de plantas superiores
Programa: Doutorado em Fisiologia Vegetal
Citação: GUIMARÃES, Marcelo de Almeida. Thlaspi caerulescens and Arabidopsis thaliana use in studies of zinc and lithium accumulation and tolerance. 2009. 114 f. Tese (Doutorado em Controle da maturação e senescência em órgãos perecíveis; Fisiologia molecular de plantas superiores) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2009.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://locus.ufv.br/handle/123456789/978
Data do documento: 31-Jul-2009
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