Campo DC | Valor | Idioma |
dc.creator | Cunha, Diego da Silva | - |
dc.date.accessioned | 2024-02-19T13:23:52Z | - |
dc.date.available | 2024-02-19T13:23:52Z | - |
dc.date.issued | 2023-11-30 | - |
dc.identifier.citation | CUNHA, Diego da Silva. Caracterização fisiológica, bioquímica e molecular da germinação de sementes de mamona (Ricinus communis L.) sob estresses salino e osmótico. 2023. 147 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia - RENORBIO) - Universidade Federal da Bahia, Instituto de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Rede Nordeste de Biotecnologia, Salvador, 2023. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufba.br/handle/ri/39032 | - |
dc.description.abstract | Ricinus communis L. (Euphorbiaceae), known as castor, is a species that stands out in the
national and international scenario for the oil extracted from its seeds which is widely
demanded by by the global bioindustries. In addition to its multiple commercial and
bioindustrial uses, it has socioeconomic importance in the semiarid regions of Brazil and
global wide. However, semiarid regions have adverse environmental conditions such as
short periods of rain and soils with saline levels. Conditions that limit water absorption
and promote greater generation of reactive oxygen species (ROS), such as superoxide
anion-O2, hydroperoxyl-HO2 radical, hydroxyl-OH radical, hydrogen peroxide-H2O2 and
singlet oxygen, 1O2, compromising the germinative processes, growth, and development
of seedlings, reduce productivity and can lead to plant death. During the germination
process, the activity of ROS removing enzymes has been reported, such as superoxide
dismutase (SOD), catalase (CAT), and ascorbate peroxidase (APX), among others, which
constitute efficient detoxification mechanisms during imbibition, these enzymes can be
used as molecular markers to elucidate the events that occur during the germination
process. Therefore, this proposal provides a better understanding of the mechanisms
involved in the response of castor beans to abiotic stresses by water restriction and saline
conditions at the physiological level, related to antioxidant enzymes by means of
biochemical and molecular studies. A REVIEW was developed where studies were
identified on advances in research related to the cultivation of castor under abiotic stresses
due to water restriction and salt stress, germination, and early stages of development of
seedlings and antioxidant enzymes, shighlighting the enzymes superoxide dismutase
(SOD), catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX). In CHAPTER 1, we performed
the biometric characterization of two R. communis cultivars (BRS Nordestina and BRS
Paraguaçu), we noticed that the seeds of Cultivar BRS Paraguaçu are larger than those of
BRS Nordestina, which may be related to the higher water absorption observed for the seeds of that cultivar. Through the imbibition studies in osmotic water restriction (PEG)
and salinity (NaCl), we observed that there is a difference in the water restriction capacity
for these two solutions at the same osmotic potential, where for the imbibition by PEG at
-0.23 MPa there was a drastic decrease in water absorption, inhibiting the cell cycle and
the germination process while in the same osmoticum by NaCl imbibition there was only
a slight delay in water absorption compared to the control. The imbibition in light
potentials of NaCl (-0.23 MPa) stimulated a greater activity of the antioxidant enzyme
SOD, while for the imbibition in PEG due to severe water restriction, the activity of the
SOD enzyme was lower than the control. In CHAPTER 2, we performed the
characterization of the family of 6 putative RcAPX genes that code for the enzyme
Ascorbate peroxidase (APX) in castor beans, , through phylogenetic analysis we
identified the orthologous genes in other angiosperms where we classified the APX genes
according to location intracellular (citosol, plastid and peroxisomes). We observed that
the RcAPX genes have a large number of exons/introns in addition to sharing conserved
motifs. An increase in the total activity of the APX enzyme was observed after 48 h of
imbibition (post-germinative) in the imbibition of water (control) and in NaCl -0.23 MPa
(saline restriction) in both cultivars evaluated, while that imbibition in a -0.23 MPa PEG
repressed the activity of APX. In CHAPTER 3, we identified and characterized 2
putative RcCAT genes representing the Catalase (CAT) gene family in Castor beans,
predicted for peroxisome intracellular localization, from phylogenetic comparison we
found orthologous genes in other angiosperms where we observed the classification into
three groups. We found differences in gene structure and motif order for the RcCAT2 gene
compared to the angiosperm CAT genes. Through the analysis of regulatory elements in
the promoter region of these genes, we identified possible forms of regulation related to
biotic and abiotic stresses, as well as plant hormones such as ABA. Finally, the enzymatic
activity of catalase was shown to be modulated according to development time, stress
during germination and respective genotype. The results herein contribute to a better
understanding of the effects of water and saline restriction stresses in castor beans, in
addition to the characterization of a family of genes that code for important antioxidant
enzymes in seed responses to abiotic stress conditions. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado da Bahia (FAPESB) | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal da Bahia | pt_BR |
dc.subject | Ricinus sp. | pt_BR |
dc.subject | Euphorbiaceae | pt_BR |
dc.subject | Bioinformática | pt_BR |
dc.subject | Restrição hídrica | pt_BR |
dc.subject | Salinidade | pt_BR |
dc.subject | Enzimas | pt_BR |
dc.subject.other | Ricinus sp | pt_BR |
dc.subject.other | Euphorbiaceae | pt_BR |
dc.subject.other | Bioinformatics | pt_BR |
dc.subject.other | Water restriction | pt_BR |
dc.subject.other | Salinity | pt_BR |
dc.subject.other | Enzymes | pt_BR |
dc.title | Caracterização fisiológica, bioquímica e molecular da germinação de sementes de mamona (Ricinus communis L.) sob estresses salino e osmótico | pt_BR |
dc.title.alternative | Physiological, biochemical, and molecular characterization of castor (Ricinus communis L.) seed germination under saline and osmotic stresses | pt_BR |
dc.type | Tese | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia Rede Nordeste (Renorbio) | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFBA | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::FITOTECNIA | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Castro, Renato Delmondez de | - |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0945648805844128 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Gomes Neto, Valdir | - |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9868326117805048 | pt_BR |
dc.contributor.referee1 | Castro, Renato Delmondez de | - |
dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0945648805844128 | pt_BR |
dc.contributor.referee2 | Chinalia , Fabio Alexandre | - |
dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/2940372015929687 | pt_BR |
dc.contributor.referee3 | Silva-Mann, Renata | - |
dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/5570543667939997 | pt_BR |
dc.contributor.referee4 | Jesus, Paulo Roberto Ribeiro de | - |
dc.contributor.referee4Lattes | http://lattes.cnpq.br/2372350954162223 | pt_BR |
dc.contributor.referee5 | Severino, Liv Soares | - |
dc.contributor.referee5Lattes | http://lattes.cnpq.br/0544401502986127 | pt_BR |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/4503629933704184 | pt_BR |
dc.description.resumo | Ricinus communis L. (Euphorbiaceae) é uma espécie vegetal industrial, conhecida como
mamona, a qual se destaca no cenário nacional e internacional pelo óleo produzido em
suas sementes, e amplamente demandado pela chamada indústria ricinoquímica e de
biocombustíveis. Além dos múltiplos usos comerciais e industriais, possui importância
socioeconômica nas regiões semiáridas do Brasil, dentre outras localidades do mundo.
Contudo, regiões semiáridas apresentam condições ambientais adversas de estresses
abióticos, envolvendo baixa precipitação em períodos curtos de chuva e solos salinos,
geralmente associados a temperaturas elevadas. As condições de restrição hídrica (seca)
e salinidade são fatores que limitam a absorção de água e promovem subsequente estresse
oxidativo resultante da geração de espécies reativas de oxigênio (ERO), tais como o ânion
superóxido (O2
•-
), radical hidroperoxila (HO2
-
), radical hidroxila (OH-
), peróxido de
hidrogênio (H2O2) e oxigênio singleto, (·O2), os quais em concentrações elevadas podem
comprometer o metabolismo dos processos germinativos, e de crescimento e
desenvolvimento de plântulas e plantas adultas, comprometendo a produtividade,
podendo também ocasionar a morte das plantas. Os estádios de embebição e germinação
das sementes e crescimento inicial de plântulas (mudas) constitui a fase mais crítica do
ciclo de vida das plantas superiores durante os quais a disponibilidade hídrica é essencial.
Ao passo que tem sido relatada a atividade de enzimas removedoras de ERO sob
condições de restrição hídrica, tais como as enzimas superóxido dismutase (SOD),
ascorbato peroxidase (APX), catalase (CAT) dentre outras, as quais atuam como
eficientes mecanismos de desintoxicação de ERO, e que podem constituir marcadores
moleculares para a elucidação de sobrevivência ou tolerância atrelados ao metabolismo
germinativo e de crescimento de plântulas sob restrição hídrica. Diante disso, a presente
proposta vislumbra a melhor compreensão acerca dos mecanismos envolvidos na resposta da mamona aos estresses abióticos por restrição hídrica e estresse salino a nível
fisiológico, relacionados a enzimas antioxidantes por estudos bioquímicos e moleculares.
Foi desenvolvida uma REVISÃO DE LITERATURA onde foi identificado estudos
sobre os avanços em pesquisas relacionadas ao cultivo de mamona sob estresses abióticos
por restrição hídrica e estresse salino, germinação e estádios iniciais de desenvolvimento
de plântulas e enzimas antioxidantes, destacando as enzimas superóxido dismutase
(SOD), ascorbato peroxidase (APX) e catalase (CAT). No CAPÍTULO 1 realizamos a
caracterização biométrica de duas cultivares de R. communis (BRS Nordestina e BRS
Paraguaçu), notamos que as sementes da Cultivar BRS Paraguaçu são maiores que as
BRS Nordestina, o que pode estar relacionado com a maior absorção de água observada
para as sementes dessa cultivar. Através dos estudos de embebição em restrição hídrica
(PEG) e salina (NaCl) observamos que existe uma diferença na capacidade de restrição
hídrica para essas duas soluções no mesmo potencial osmótico, onde para a embebição
por PEG a -0.23 MPa houve uma drástica diminuição na absorção de água, inibindo o
ciclo celular e o processo de germinação enquanto na embebição por NaCl ocorreu apenas
um leve atraso na absorção de água comparado ao controle. A embebição em potenciais
leves de NaCl (-0.23 MPa) pode estimular uma maior atividade da enzima antioxidante
SOD, enquanto para a embebição em PEG devido a severa restrição hídrica a atividade
da enzima SOD foi menor que o controle. No CAPÍTULO 2 realizamos a caracterização
da família de genes que codificam para a enzima Ascorbato peroxidase (APX) em
mamona, foram encontrados 6 genes putativos RcAPX, através de análise filogenética
identificamos os genes ortólogos em outras angiospermas onde classificamos os genes
APX de acordo a localização intracelular (Citosol, plastídeo e peroxissomos).
Observamos que os genes RcAPX possuem grande número de éxons/íntrons além de
compartilharem motifs conservados. Foi observado um aumento da atividade total da
enzima APX a partir de 48 h de embebição (pós-germinativo) em água (controle) e em
NaCl -0.23 MPa (restrição osmótica salina) em ambas as cultivares avaliadas (Nordestina
e Paraguaçu), enquanto a embebição em solução de PEG -0.23 MPa (restrição osmótica
inerte) reprimiu a atividade da APX. No CAPÍTULO 3 caracterizamos a família de gene
Catalase (CAT), identificamos 2 genes putativos RcCAT preditos para a localização
intracelular peroxissomo, a partir de comparação filogenética encontramos genes
ortólogos em outras angiospermas onde observamos a classificação em três grupos.
Encontramos diferenças na estrutura do gene e na ordem de motifs para o gene RCAT2
comparado aos genes CAT de angiosperma. Através da análise de elementos regulatórios na região promotora destes genes identificamos possíveis formas de regulação
relacionadas a estresses bióticos e abióticos, assim como hormônios vegetais como ABA.
Por fim, a atividade enzimática da catalase demonstrou ser modulada de acordo com o
tempo de desenvolvimento, estresse durante a germinação e cultivar. Os resultados
contribuem para o melhor entendimento dos efeitos dos estresses por restrição hídrica e
salina em mamona, além de contribuir para caracterização de família de genes que
codificam para enzimas antioxidantes importantes nas respostas das sementes a condições
de estresses abióticos. | pt_BR |
dc.publisher.department | Instituto de Ciências da Saúde - ICS | pt_BR |
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dc.type.degree | Doutorado | pt_BR |
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