Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/81237
Type: Dissertação
Title: Caracterização da sinalização de auxina mediada por ciclofilina no controle das respostas adaptativas da raiz sob nutrição por nitrogênio em tomateiro (Solanum lycopersicum cv. ‘Micro-Tom’)
Other Titles: Characterization of the auxin signaling mediated by cyclophilin in the control of adaptive root responses under nitrogen nutrition in tomato plants (Solanum lycopersicum cv. 'Micro-Tom')
Authors: Luís Filipe Martins Pereira Souza
First Advisor: Joni Esrom Lima
First Co-advisor: Luiz Eduardo Vieira Del Bem
First Referee: Fábio Tebaldi Silveira Nogueira
Second Referee: Marcel Giovanni Costa França
Abstract: A capacidade das plantas de detectar e responder a fatores ambientais, como a disponibilidade de nutrientes no solo, influenciando a plasticidade fisiológica e a arquitetura radicular é controlada por vias de sinalização locais, célula a célula e sistêmicas, via floema, coordenadas pela expressão de genes envolvidos nas respostas adaptativas da raiz. O nitrogênio (N) é um nutriente essencial para o crescimento vegetal e sua distribuição heterogênea no solo levou ao desenvolvimento de estratégias adaptativas que regulam sua absorção e uso eficiente. Entre essas estratégias estão a indução de transportadores de alta afinidade para N e alterações no sistema radicular. O mutante diageotropica (dgt) de tomateiro (Solanum lycopersicum) é defectivo no gene CYCLOPHILIN1 (SlCyp1), tornando-o insensível à auxina, hormônio fundamental para a organogênese radicular. Como consequência, o mutante dgt não desenvolve raízes laterais. Estudos anteriores demonstraram que SlCyp1 expressa na parte-aérea pode ser transportada para a raiz, onde influencia a resposta à auxina e promove a formação de raízes laterais, sugerindo seu papel na sinalização sistêmica. Além disso, sua expressão é induzida por alta luminosidade, associando luz e desenvolvimento radicular. Este estudo teve como objetivo caracterizar SlCyp1 como um componente da sinalização de longa distância na adaptação radicular sob nutrição por nitrogênio-amônio (N-NH4+). Para isso, plantas Micro-Tom (MT) e mutantes dgt foram cultivadas em meios contendo diferentes concentrações de NH4+. A análise da arquitetura radicular mostrou que NH4+ estimula a iniciação de raízes laterais em plantas que apresentam SlCyp1 funcional. Para investigar a interação entre SlCyp1 e auxina, foram analisados mutantes entire (e) e dgt entire (dgt e), mutantes no gene ENTIRE/SlIAA9, regulador negativo da resposta a auxina. Tendo em vista que a luz afeta a sinalização local e sistêmica, mutantes nos fitocromos A (phyA), B1 (phyB1), B2 (phyB2) e aurea (au), com apenas 5% dos níveis de fitocromos, foram estudados para avaliar o envolvimento da luz na resposta radicular ao N. Além disso, experimentos de micro-enxertia recíproca entre plantas MT e dgt foram conduzidos sob diferentes condições de NH4+ para determinar se a sinalização de SlCyp1 ocorre de forma local ou sistêmica. Os resultados mostraram que plantas com MT na parte-aérea e dgt na raiz desenvolveram raízes laterais na presença de NH4+, indicando a atuação sistêmica de SlCyp1. Além disso, plantas com parte aérea dgt e raiz MT exibiram fenótipo radicular típico de MT, sugerindo que SlCyp1 também atua localmente. Ainda, foi demonstrada a interação genética entre DGT/SlCyp1 através da recuperação parcial do desenvolvimento radicular em plantas mutantes dgt e, principalmente durante a nutrição por amônio. Os resultados obtidos aqui demonstram que SlCyp1 regula o desenvolvimento radicular ao modular a resposta à auxina de acordo com a disponibilidade de N, atuando tanto local quanto sistemicamente nas respostas adaptativas da raiz.
Abstract: The ability of plants to detect and respond to environmental factors, such as the availability of nutrients in the soil, influencing physiological plasticity and root architecture is controlled by local, cell-to-cell and systemic signaling pathways, via the phloem, coordinated by the expression of genes involved in adaptive root responses. Nitrogen (N) is an essential nutrient for plant growth and its heterogeneous distribution in the soil has led to the development of adaptive strategies that regulate its absorption and efficient use. Among these strategies are the induction of high-affinity transporters for N and changes in the root system. The diageotropica (dgt) mutant of tomato (Solanum lycopersicum) is defective in the CYCLOPHILIN1 (SlCyp1) gene, making it insensitive to auxin, a hormone that is fundamental for root organogenesis. As a result, the dgt mutant does not develop lateral roots. Previous studies have shown that SlCyp1 expressed in the aerial part can be transported to the root, where it influences the response to auxin and promotes the formation of lateral roots, suggesting its role in systemic signaling. In addition, its expression is induced by high light, linking light and root development. This study aimed to characterize SlCyp1 as a component of long-distance signaling in root adaptation under nitrogen-ammonium (N-NH4+) nutrition. To this end, Micro-Tom (MT) plants and dgt mutants were grown on media containing different concentrations of NH4+. Analysis of root architecture showed that NH4+ stimulates the initiation of lateral roots in plants with functional SlCyp1. To investigate the interaction between SlCyp1 and auxin, we analyzed the entire (e) and dgt entire (dgt e) mutants in the ENTIRE/SlIAA9 gene, a negative regulator of auxin response. Given that light affects local and systemic signaling, mutants in phytochromes A (phyA), B1 (phyB1), B2 (phyB2) and aurea (au), with only 5% of phytochrome levels, were studied to evaluate the involvement of light in the root response to N. In addition, reciprocal micrografting experiments between MT and dgt plants were conducted under different NH4+ conditions to determine whether SlCyp1 signaling occurs locally or systemically. The results showed that plants with MT in the shoot and dgt in the root developed lateral roots in the presence of NH4+, indicating the systemic action of SlCyp1. In addition, plants with a dgt shoot and MT root exhibited a typical MT root phenotype, suggesting that SlCyp1 also acts locally. In addition, the genetic interaction between DGT/SlCyp1 was demonstrated through the partial recovery of root development in dgt mutant plants and especially during ammonium nutrition. The results obtained here demonstrate that SlCyp1 regulates root development by modulating the response to auxin according to N availability, acting both locally and systemically in the root's adaptive responses.
Subject: Desenvolvimento Vegetal
Auxina
Nitrogênio
Nitrato de amônio
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
URI: http://hdl.handle.net/1843/81237
Issue Date: 27-Feb-2025
metadata.dc.description.embargo: 27-Feb-2027
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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