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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.11.2006.tde-16012007-164748
Documento
Autor
Nome completo
Simão Lindoso de Souza
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2006
Orientador
Banca examinadora
Lambais, Marcio Rodrigues (Presidente)
Façanha, Arnoldo Rocha
Fiore, Marli de Fatima
Labate, Carlos Alberto
Nogueira, Marco Antonio
Título em português
Análises do proteoma de raízes de cana-de-açúcar e da expressão de uma peroxidase apoplástica responsiva à micorriza arbuscular
Palavras-chave em português
Cana-de-açúcar
Células
Micorriza
Peroxidase
Proteínas
Resumo em português
Micorrizas arbusculares (MAs) são associações simbióticas entre os fungos do filo Glomeromycota e a maioria das plantas. Os mecanismos moleculares que controlam o processo de colonização e desenvolvimento das MAs são ainda pouco conhecidos, mas proteínas com acúmulo diferencial em MAs podem ter papel regulatório importante. O presente trabalho teve como objetivo detectar, por meio de eletroforese bi-dimensional (2D-PAGE) e espectrometria de massas, proteínas com acúmulo diferencial no fluido intercelular (FI), membrana plasmática ou tecido radicular de cana-de-açúcar colonizada por Glomus clarum. Plântulas de cana-de-açúcar micropropagadas foram inoculadas com G. clarum e cultivadas com 20 ou 200 mg de P kg-1 de substrato. Raízes micorrizadas e não-micorrizadas, 8 semanas após a inoculação, foram utilizadas para a extração de proteínas do FI, membrana plasmática e tecido radicular (solúveis totais). As proteínas foram separadas por 2D-PAGE e analisadas por espectrometria de massas. Os perfis de proteínas solúveis totais e de membrana plasmática não revelaram proteínas relacionadas à simbiose. No entanto, três proteínas do FI, uma hidrolase aspártica putativa, uma histidina quinase putativa e uma peroxidase putativa apresentaram acúmulo induzido em raízes micorrizadas. As atividades de peroxidases nas raízes e apoplasto das raízes foram determinadas. A atividade de peroxidase apoplástica foi maior em raízes colonizadas e cultivadas em baixo teor de P, quando comparado com controles não-inoculados. Com base na seqüência parcial de aminoácidos dessa peroxidase, um fragmento de seu gene (POX1) foi amplificado e clonado a partir de cDNA de raízes de cana-de-açúcar. A sequência obtida mostrou 90% e 91% de identidade com peroxidase de milho (NCBI) e cana-de-açúcar (TIGR), respectivamente. A análise de expressão de POX1 foi feita por PCR quantitativo a partir de transcritos extraídos de raízes micorrizadas e não-micorrizadas, em condições de baixo e alto P. O acúmulo de transcritos de POX1 em raízes micorrizadas em condições de baixo P foi 6,8 vezes maior do que em raízes micorrizadas cultivadas em condições de alto P. Raízes micorrizadas e cultivadas em condições de alto P apresentaram acúmulo de transcritos 3,9 vezes menor do que em raízes nãomicorrizadas cultivadas nas mesmas condições de P. Os dados obtidos sugerem que o controle do metabolismo de espécies ativas de oxigênio é um dos fatores que contribuem para a regulação do desenvolvimento de MAs. Estudos com plantas alteradas para a expressão de POX1 são, no entanto, necessários para elucidar a essencialidade dessa peroxidase nas MAs.
Título em inglês
Analysis of the sugarcane roots proteome and expression of an arbuscular mycorrhizaresponsive apoplastic peroxidase
Palavras-chave em inglês
Apoplast
Arbuscular mycorrhiza
Peroxidase
Proteome
Sugarcane
Resumo em inglês
Arbuscular mycorrhizae (AM) are symbiotic associations between fungi of the phylum Glomeromycota and most of the plant species. Even though the molecular mechanisms controlling the colonization process and AM development are largely unknown, proteins with differential accumulation in AM may have important regulatory roles. The aim of this work was to detect, by bi-dimensional electrophoresis (2D-PAGE) and mass spectrometry, proteins with differential accumulation in the intercellular fluid (IF), plasma membrane or radicular tissue of sugarcane colonized by Glomus clarum Micropropagated sugarcane plantlets were inoculated with G. clarum and growth under low or high P conditions, 20 or 200 mg P kg-1 substrate, respectively. Mycorrhizal and non-mycorrhizal roots, eight weeks after inoculation, were used to extract proteins from the IF, plasma membrane and root tissue (total soluble proteins). Protein separation and analyses were performed using 2D-PAGE and mass spectrometry. The total soluble and plasma membrane protein profiles did not reveled symbiosis-related proteins. However, three proteins from the IF, a putative aspartic hydrolase, a putative histidine kinase and a putative peroxidase showed induced accumulation in mycorrhizal roots. Peroxidase activities in roots and apoplastic fluid were determined, and shown to be higher in mycorrhizal roots at low P than in non-mycorrhizal control roots. Based on the partial amino acid sequence of this peroxidase, a partial cDNA sequence of its gene (POX1) was cloned from PCR-amplified cDNA from sugarcane roots. The POX1 sequence showed 90% and 91% identity to maize (NCBI) and sugarcane (TIGR) peroxidase, respectively. Expression analyses of POX1 were perfomed using quantitative PCR of reverse transcripts from mycorrhizal and non-mycorrhizal roots at low and high P conditions. The steady state level of POX1 transcripts in mycorrhizal roots at low P condition was 6.8-fold higher than in mycorrhizal roots at high P conditions. In mycorrhizal roots at high P conditions the steady state level of POX1 transcripts was 3.9-fold lower than in nonmycorrhizal control roots. These data suggest that the metabolism of reactive oxygen species may be an important factor controlling the development of AM. Studies with plants altered in POX1 expression are, however, required to elucidate the essentiality of this peroxidase in AM.
 
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SimaoSouza.pdf (1.92 Mbytes)
Data de Publicação
2007-02-08
 
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