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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.87.2020.tde-13092023-115648
Document
Author
Full name
Grayce Hellen Romim Silva
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Buckeridge, Marcos Silveira (President)
Braga, Marcia Regina
Cesarino, Igor
Freschi, Luciano
Title in Portuguese
O papel da β-1,3 glucanase (GH17) na formação do aerênquima na raiz da cana-de-açúcar
Keywords in Portuguese
β-1,3-glucanase
aerênquima
calose
imunolocalização
plasmodesmo
Abstract in Portuguese
O estudo da parede celular tem se mostrado promissor para auxiliar na compreensão de mecanismos de degradação de açúcares contidos na estrutura da parede vegetal. No entanto o procedimento se torna complexo devido a deposição organizada destes polissacarídeos e das interações estabelecidas entre eles. Alguns processos naturais da hidrólise da parede celular já são conhecidos como a degradação de reservas, amadurecimento de frutos e a formação do aerênquima. Em cana-de-açúcar, a formação do aerênquima inclui modificações nas paredes celulares e seu processo de formação lisígeno inclui morte celular programada, a indução do processo como um todo é considerado constitutivo, respondendo à sinalização endógena exercida pelos hormônios etileno e auxina. O processo tem início em algumas células que sofrem transdiferenciação e provavelmente espalham sinais ao redor. Não se sabe ainda quais são estes sinais, mas sabe-se que há formação de plasmodesmos que facilitam a comunicação entre as células transdiferenciadas e suas vizinhas. A sinalização via plasmodesmo possivelmente inclui um processo de abertura regulado por turnover entre a síntese e a degradação de calose por meio da ação de glicosil hidrolases denominadas β-1,3-glucanases, pertencentes à família GH17. De fato, a expressão de uma grande variedade de membros desta família foi detectada com padrão transcricional condizente com a formação do aerênquima em raízes de cana-de-açúcar. Com base nestas descobertas, realizamos uma seleção para escolher 1 sequência de β-1,3- glucanase de 10 mais significativas encontradas em cana-de-açúcar por trabalhos posteriores. No processo de imunolocalização foi utilizado anticorpo para calose (LAMP), para ?-glucano (BG1) e um anticorpo desenhado especificamente para a proteína escolhida de cana-de-açúcar ScPDBG1. Verificamos que o padrão da proteína é inverso ao da calose, indicando possivelmente uma ação de regulação, e que a ambos podem ser um fator ainda não visto sobre os módulos de degradação da parede celular, possivelmente permitindo a comunicação entre apenas alguns grupos de células que iniciam o processo, fato esse que explicaria porque determinado grupo de células efetuam a morte celular programada e outros não.
Title in English
Role of callose hydrolase (GH17) in aerenchyma formation of sugarcane roots
Keywords in English
β-1,3-glucanase
aerenchyma
callose
immunolocalization
plasmodesm
Abstract in English
The cell wall study has been promising to the understanding of sugar degradation mechanisms contained in the plant wall structure. However, the procedure becomes complex due to the organized deposition of these polysaccharides and the interactions established between them. Some natural processes of cell wall hydrolysis are already known as reserve degradation, fruit ripening, and aerenchyma formation. In sugarcane, aerenchyma formation includes modifications in cell walls and its lysigen formation process includes programmed cell death, the induction of the whole process is considered constitutive, responding to endogenous signaling exerted by the ethylene and auxin hormones. The process begins in some cells that undergo transdifferentiation and are likely to spread signals around. It is not yet known what these signals are, but it is known that plasmodesma is formed that facilitates communication between the transdifferentiated cells and their neighbors. Signaling via plasmodesmata possibly includes a turnover-regulated opening process between synthesis and degradation of callose through the action of glycosyl hydrolases called β-1,3-glucanases, belonging to the GH17 family. The expression of a wide variety of members of this family was detected with a transcriptional pattern consistent with aerenchyma formation in sugarcane roots. Based on these findings, we made a selection to choose 1 of the 10 most significant β-1,3-glucanase sequences found in sugarcane for further work. In the immunolocalization process, we used the antibody to callose (LAMP), to β-glucan (BG1) and an antibody designed specifically for the chosen sugarcane protein ScPDBG1. We have found that the protein pattern is inverse to that of callose, possibly indicating a regulatory action, and that both may be a factor not yet seen on cell wall degradation modules, possibly allowing communication between only a few groups of cells which begin the process, a fact that would explain why a certain group of cells realized programmed cell death and others doesn't.
 
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Publishing Date
2023-09-19
 
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