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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2021.tde-31032021-150358
Documento
Autor
Nome completo
Andressa Fernanda Ducatti de Gois
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2021
Orientador
Banca examinadora
Labate, Carlos Alberto (Presidente)
Budzinski, Ilara Gabriela Frasson
Silva, Paulo Henrique Müller da
Título em português
Caracterização do proteoma de folhas, caules e raízes de plantas de Eucalyptus grandis sob déficit hídrico
Palavras-chave em português
Déficit hídrico
Eucalipto
Proteômica quantitativa Label-free
Resumo em português
O setor florestal é de grande importância para a economia brasileira, tendo esse setor um PIB de mais de R$ 86 bilhões, correspondendo a 1,3% do PIB brasileiro e 6,9% do PIB Industrial no país. Entre as diversas espécies arbóreas plantadas o eucalipto é a que ocupa maior área no Brasil, com mais de 5 milhões de hectares, e está disperso por quase todo o território nacional, mas principalmente em Minas Gerais, São Paulo e Mato Grosso do Sul. Por conta dessa diversidade de paisagem necessita-se utilizar variedades adaptadas a cada local, para que sejam as mais produtivas possíveis. Em relação ao eucalipto a principal limitação para o seu crescimento é a água. Assim, identificar e compreender os mecanismos responsáveis pela resistência à seca permitirá o desenvolvimento de plantas tolerantes à seca e com maior produtividade. A resposta a deficiência hídrica gera mudanças importantes nos processos fisiológicos e morfológicos das plantas, tais como redução da dimensão foliar e biomassa, além de mudanças moleculares como aumento de proteínas envolvidas nos metabolismos de nitrogênio e carboidratos e nos mecanismos de defesa como proteínas heat shock, ascorbato peroxidases e glutationa S-transferases. E devido a essas mudanças, a biologia molecular aparece como uma importante ferramenta na identificação de genes, proteínas e vias metabólicas, que regulam a resposta da planta ao estresse. Nesse trabalho foi usada a proteômica quantitativa label-free para a caracterização do proteoma foliar, caulinar e radicular de dois genótipos de eucalipto contrastantes, em resposta a restrição hídrica, a fim de identificar as diferenças de abundância proteica desses genótipos contrastantes. Também foi realizada a análise dos parâmetros fisiológicos, como fotossíntese, transpiração estomática e condutância estomática das folhas. Dentro de cada genótipo foi feito um grupo controle onde as plantas permaneceram irrigadas. A análise entre os tratamentos controle (C) e estressado (E) de cada tecido, resultou na identificação de proteínas diferencialmente abundantes, sendo, nas folhas, 122 e 74 para Suscetível (S) e Tolerante (T) respectivamente; no caule foram 161 proteínas no S e 180 no T; e na raiz foram 144 e 177 proteínas diferencialmente bundantes no S e T, respectivamente. Dentre as proteínas identificadas, há aquelas relacionadas a processos fisiológicos como fotossíntese, regulação dos estômatos e crescimento e desenvolvimento das plantas, estando em abundância nas plantas submetidas ao estresse por déficit hídrico no genótipo Tolerante. Na análise para cada tecido entre os dois genótipos (S e T), foram identificadas 184, 280 e 256 proteínas estatisticamente significativas para folha, caule e raiz, respectivamente. As plantas tolerantes apresentaram maior abundância de proteínas envolvidas na produção de energia, controle do movimento estomático e crescimento e desenvolvimento das plantas. Assim, o proteoma refletiu a expressão dos genes que influenciam, mais diretamente, a bioquímica e o funcionamento celular, revelando que ambos os tratamentos e genótipos respondem diferentemente à influência do déficit hídrico.
Título em inglês
Proteome characterization of leaves, stems and roots of Eucalyptus grandis plants under water deficit
Palavras-chave em inglês
Eucalyptus
Quantitative label-free proteomics
Water deficit
Resumo em inglês
Silviculture has been of great importance to Brazilian economy, accounting for a sector PIB with more than R$ 86 billion, wich corresponds to 1,3% of Brazilian PIB and 6.9% of the Industrial PIB in the country. Among several arboreal plant species planted in Brazil, eucalyptus occupies the largest area with more than 5 million hectares, and is spread throughout most of the territory, but mainly Minas Gerais, São Paulo and Mato Grosso do Sul. Due to the different landscapes it is necessary to use varieties adapted to each local, to assure the greatest yields. The main limitation for eucalyptus growth is water. Therefore discovering and understanding the mechanisms responsible for drought resistance allows the development of drought tolerant plants with higher productivity. As a response, water deficit generates important changes in morphological and physiological processes in plants, as it causes the limitation of individual leaf size as well as biomass, also there is changes in molecular processes too, like an accumulation in nitrogen and carbohydrates metabolisms and in the defense mechanisms, with heat shocks, ascorbate peroxidases and glutathione S-transferases. And these changes in the plants makes molecular biology an important tool to identify genes, proteins and metabolic pathways, which regulate the plant response to stress. To characterize the proteome of the leaves, stems and roots of eucalyptus under drought stress of two contrasting genotypes, it was used label-free quantitative proteomics, for identify the differences in protein abundance between the contrasting genotypes, and was made analyses of leaf physiological parameters. For each genotype a control group was established with plants kept irrigated. The analysis between treatments (C and E) of each tissue resulting in the identification of differentially abundant proteins, with in leaves, 122 and 74 in Susceptible (S) and Tolerant (T), respectively; in stems were 161 proteins for S and 180 proteins for T; and in roots were 144 and 177 differentially abundant proteins for S and T, respectively. Among the proteins identified, there is proteins involved in photosynthesis, stomatal regulation and plant growth and development, and were present in abundance in plants submitted to water deficit of Tolerant genotype. In the analysis for each tissue between the genotypes (S and T), 184, 280 and 256 statistical significant proteins for leaf, stem and root were quantified, respectively. And tolerant plants have a greater abundance of proteins involved in energy production, control of stomatal movement and plant growth and development. Thus, the proteome reflected the expression of genes that most directly influence biochemistry and cell function, revealing that both treatments and genotypes respond differently to the influence of water deficit.
 
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Data de Publicação
2021-04-01
 
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