Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/57653
Type: Tese
Title: Caracterização fisiológica e molecular do microtomateiro cv. Micro-Tom (Solanum lycopersicum) e seus mutantes dgt e Nr e transgênicos hormonais DR5-GUS e EBS-GUS em resposta a toxicidade por alumínio
Authors: Juliana Batista de Souza
First Advisor: Marcel Giovanni Costa França
First Co-advisor: Joni Esrom Lima
First Referee: Janaína Guernica Silva
Second Referee: Isabel Regina Prazeres de Souza
Third Referee: Alessandra Giani
metadata.dc.contributor.referee4: Maria Rita Scotti Muzzi
Abstract: O alumínio (Al) é um elemento tóxico existente no solo, promovendo alterações de crescimento, desenvolvimento e a produtividade das culturas. Os objetivos desta pesquisa foram verificar as respostas fisiológicas e anatômicas de Solanum lycopersicum L. (Solanaceae) cv. Micro-Tom cultivadas com Al, e caracterizar o potencial desta planta como modelo genético para estudo quanto à toxicidade a este metal; verificar a possibilidade de duas linhagens mutantes hormonais de Micro-Tom, com baixa sensibilidade para AIA (dgt) e para ETo (Nr) demostrarem alterações fisiológicas de crescimento, desenvolvimento e produtividade, na presença do Al; e verificar a expressão dos hormônios auxina e etileno para o desenvolvimento do fruto e da semente sob ação do Al, através da expressão dos promotores de transcrição fusionados ao gene repórter GUS em duas linhagens transgênicas de Micro-Tom, pDR5::GUS e pEBS::GUS. Cultivaram-se as plantas em solução nutritiva até a frutificação. Avaliou-se: concentração de nutrientes nos órgãos vegetais, taxas fotossintéticas, teor de pigmentos cloroplásticos, crescimento, produtividade dos frutos, localização histológica do Al nos frutos e sementes, lignificação das raízes, expressão e atividade da enzima GUS fusionada aos genes promotores da transcrição em frutos de 5 e 8mm e maduros. Plantas de Micro-Tom apresentaram redução na absorção dos nutrientes Mg, K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn e Mo, assim como no crescimento, produtividade e teor relativo de água, principalmente nas concentrações de 200 µM e 300 µM de Al. Houve maior concentração do teor de sólidos solúveis nos frutos das plantas cultivadas com 300 µM Al. A histolocalização com Morin mostrou o Al presente nos frutos e sementes, principalmente no xilema, evidenciando a translocação do Al para a parte aérea. Em dgt na presença do Al houve maior redução de biomassa e da concentração de nutrientes na raiz, menor acúmulo de Al nas raízes e nos frutos comparados à linhagem selvagem (WT), redução nos teores de pigmentos cloroplastídicos e nas taxas de assimilação de carbono e transpiração, presença de mais frutos verdes que maduros, maior teor de sólidos solúveis na fase intermediária de desenvolvimento, e textura mais rígida. Em Nr houve redução da concentração de nutrientes na raiz e elevação de Mg nos frutos, porém não houve aumento na concentração de Al como ocorrido para WT e dgt nos frutos. Houve redução do crescimento radicular, elevação do teor de clorofila b, menor taxa para eficiência da fluorescência da clorofila a, a mesma proporção de frutos verdes e maduros, maior teor de sólidos solúveis nos frutos, e textura dos frutos menos rígida como encontrado em plantas WT. O Al alterou crescimento e desenvolvimento da parte aérea e raízes nas linhagens pDR5::GUS e pEBS::GUS. Nos frutos a transcrição dos genes fusionados aos promotores de auxina e etileno ocorreu de forma antagônica nos estágios de desenvolvimentos avaliados. A atividade da enzima GUS foi mais elevada nos frutos de 5mm e maduros na linhagem pDR5-GUS e mais elevada nos frutos de 8mm em pEBS-GUS, indicando sinalização dos hormônios em resposta ao Al através da indução do prolongamento no amadurecimento do fruto e desenvolvimento da semente.
Abstract: Aluminum (Al) is a toxic element found in the soil, promoting changes in growth, development and crop productivity. The objectives of this research were to verify the physiological and anatomical responses of Solanum lycopersicum L. (Solanaceae) cv. Micro-Tom cultivated with Al, and to characterize the potential of this plant as a genetic model for studying the toxicity to this metal; to verify the possibility of two Micro-Tom hormonal mutant strains, with low sensitivity for AIA (dgt) and for ETo (Nr) demonstrating physiological changes in growth, development and productivity, in the presence of Al; and to verify the expression of the hormones auxin and ethylene for fruit and seed development under Al action, through the expression of transcription promoters fused to the GUS reporter gene in two Micro-Tom transgenic lines, pDR5::GUS and pEBS: :GUS. Plants were cultivated in nutrient solution until fruiting. The following were evaluated: concentration of nutrients in plant organs, photosynthetic rates, content of chloroplastic pigments, growth, fruit productivity, histological location of Al in fruits and seeds, lignification of roots, expression and activity of the GUS enzyme fused to transcription promoting genes in fruits of 5 and 8 mm and mature. Micro-Tom plants showed a reduction in the absorption of nutrients Mg, K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn and Mo, as well as in growth, productivity and relative water content, mainly in the concentrations of 200 µM and 300 µM of Al . There was a higher concentration of soluble solids in the fruits of plants cultivated with 300 µM Al. Histolocalization with Morin showed Al present in the fruits and seeds, mainly in the xylem, evidencing the translocation of Al to the aerial part. In dgt in the presence of Al, there was a greater reduction in biomass and nutrient concentration in the root, less accumulation of Al in roots and fruits compared to the wild strain (WT), reduction in chloroplast pigment contents and in carbon and carbon assimilation rates. transpiration, presence of more unripe than ripe fruits, higher content of soluble solids in the intermediate stage of development, and more rigid texture. In Nr there was a reduction in the concentration of nutrients in the root and an increase in Mg in the fruits, but there was no increase in the concentration of Al as occurred for WT and dgt in the fruits. There was reduced root growth, increased chlorophyll b content, lower rate for chlorophyll a fluorescence efficiency, the same proportion of unripe and ripe fruit, higher soluble solids content in the fruit, and less rigid fruit texture as found in plants wt. Al altered shoot and root growth and development in pDR5::GUS and pEBS::GUS strains. In fruits, transcription of genes fused to auxin and ethylene promoters occurred in an antagonistic manner in the evaluated developmental stages. GUS enzyme activity was highest in 5mm and mature fruits in the pDR5-GUS strain and highest in 8mm fruits in pEBS-GUS, indicating hormone signaling in response to Al through induction of prolonged fruit ripening and development of the seed.
Subject: Biologia Vegetal
Alumínio
Lycopersicon esculentum
Fenômenos Fisiológicos Vegetais
Toxicidade
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - DEPARTAMENTO DE BOTÂNICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Biologia Vegetal
Rights: Acesso Restrito
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/57653
Issue Date: 31-May-2023
metadata.dc.description.embargo: 31-May-2025
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