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Proteômica diferencial e caracterização fisiológica de dois clones de Coffea canephora sob déficit hídrico
(Universidade Federal de Viçosa, 2008) Soares, Carla Quinhones Godoy; Almeida, Andréa Miyasaka de; Universidade Federal de Viçosa
Compreender os mecanismos como plantas respondem ao estresse hídrico é crucial para prever os impactos das alterações climáticas sobre a produtividade das culturas e dos ecossistemas. As plantas possuem mecanismos de sinalização raiz-parte aérea que geram a orquestração de respostas adaptativas. A sinalização pela raiz, assim como pela parte aérea, é freqüentemente considerada importante em regular o crescimento em resposta a condições adversas do meio ambiente. O presente trabalho teve por objetivo integrar os resultados obtidos em café robusta até o presente momento através de estudos de proteínas diferencialmente expressas no sistema radicular em clones com tolerância diferencial (120 tolerante, 109A sensível) sob condições de déficit hídrico e ainda avaliar as respostas fisiológicas diferenciais em resposta as condições de déficit hídrico sob imposição rápida de estresse. As plantas foram avaliadas em condições de plena irrigação (controle) e sob déficit hídrico imposto pela suspensão da irrigação, até que as plantas atingiram um potencial hídrico na antemanhã (Yam) de -1,5 ± 0,20 MPa (moderado), e -3,0 ± 0,20 MPa (severo). As proteínas diferencialmente expressas de raízes foram analisadas através de géis bidimensionais associados a seqüenciamento por espectrometria de massa (MALDI-TOF-TOF). Em condições de déficit hídrico, o clone 109A apresentou uma redução na abundância relativa em 39 spots, e um aumento em 18 spots. O clone 120 apresentou uma redução na abundância relativa em 38 spots e um aumento em 19 spots. A análise do proteoma diferencial em raízes destes dois clones revelou mecanismos de tolerância e aclimatação ao déficit hídrico relacionados a metabolismo de carboidratos, metabolismo hormonal, metabolismo energético, morte celular programada, resposta a estresses abióticos e bióticos, detoxificação celular, estresse oxidativo, reparo de DNA e processamento protéico. As análises de trocas gasosas e de fluorescência da clorofila a mostraram que estes clones exibem mecanismos diferenciais em resposta às condições de déficit hídrico, como já relatado. O clone sensível (109A) apresentou mecanismos relacionados ao dreno do excesso de energia e aumento da dissipação térmica sob déficits hídricos moderados. Porém, em condições de déficit hídrico severo estes mecanismos não se apresentaram mais eficientes neste clone. Por outro lado, o clone tolerante (120) sob condições de déficit hídrico severo apresentou uma redução do rendimento quântico efetivo (oPSII) associado à redução nas taxas de transporte de elétrons (ETR) e no coeficiente de extinção não-fotoquímica (NPQ), seguido de um aumento da fração de energia absorvida não utilizada na fotoquímica nem dissipada termicamente (PE). Entretanto este aparente excesso de energia não foi traduzido em danos oxidativos, sugerindo outros tipos de mecanismos envolvidos no dreno do excesso de energia, como modulação de proteínas dos fotossistemas.
Proteômica diferencial em clones de Coffea canephora sob condições de déficit hídrico
(Universidade Federal de Viçosa, 2007-02-18) Guimarães, Breno Lourenzzo Salgado; Almeida, Andréa Miyasaka de
A tolerância à seca é o resultado de numerosas características anatômicas, morfológicas e fisiológicas, de natureza constitutiva ou indutiva. Vários mecanismos são responsáveis pela tolerância, e salienta-se a necessidade de que sejam identificados genes e seus produtos que estejam envolvidos nas diferentes respostas que conferem tolerância à seca em café. Este trabalho teve como objetivos verificar a resposta adaptativa de clones de Coffea canephora ao déficit hídrico além de identificar proteínas responsivas a esse estresse . Mudas dos clones 120 (genótipo tolerante à seca) e 109A (genótipo sensível à seca) foram cultivadas em vasos de 12 L e o déficit hídrico foi alcançado suspendendo a irrigação até que as plantas atingissem um potencial hídrico de antemanhã (ψ am ) de -3,0 MPa. A redução do potencial hídrico (ψ am ) nas plantas que foram submetidas ao déficit hídrico foi acompanhada de reduções nas taxas de assimilação líquida do carbono (A) e da condutância estomática (g s ). Foi observado um aumento mais pronunciado no extravasamento de eletrólitos assim como na atividade de enzimas antioxidantes no clone sensível ao déficit hídrico (109A). Para as análises de proteoma, foram adaptados protocolos de extração de proteínas de folha e raiz de café, compatíveis com a eletroforese em gel bidimensional e a identificação de proteínas por espectrometria de massa. Os protocolos adaptados mostraram-se eficientes na retirada de contaminantes não protéicos, em especial polifenóis na extração de proteína de folhas e polissacarídeos na extração de proteínas de raiz. Os géis obtidos mostraram-se reprodutíveis e ausentes de arrastes, apresentando os spots individualizados. Os dados de proteoma indicam que um dos mecanismos de aclimatação ao estresse hídrico usado por Coffea canephora seria a fotorrespiração. Os resultados obtidos indicam a existência de mecanismos de adaptação a um possível dano oxidativo, como o aumento na expressão de alguns chaperones moleculares e de algumas proteínas dos fotossistemas, e a maior expressão de algumas isoformas da subunidade maior da Rubisco. A atividade destas proteínas poderia contribuir para a manutenção do papel antioxidativo da fotorrespiração. Por outro lado, somente no clone tolerante, sob déficit hídrico, foi observada a maior acumulação de uma NADPH-quinona redutase e a manutenção da abundância da glutamina sintase. Estes resultados sugerem que a primeira enzima pode ter importante papel no mecanismo antioxidativo associado à tolerância à seca neste clone e a segunda enzima um importe papel da manutenção da assimilação da amônia e da fotorrespiração nestas condições.