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Título: Estudo do metabolismo dos lipídeos de membranas do cloroplasto e dos genes associados em Vigna unguiculata (L.) Walp. em condição de déficit hídrico e reidratação subseqüente
Título em inglês: Study of chloroplast membrane lipids metabolism and the associated genes in Vigna unguiculata (L.) Walp. under drought and recovery after rehydration
Autor(es): Franklin, Maria Lucia Torres
Orientador(es): Melo, Dirce Fernandes de
Coorientador(es): Thi, Anh Thu Pham
Palavras-chave: Bioquímica
Tolerância a seca
Reidratação
MGDG
DGDG
SQDG
Data do documento: 2008
Citação: FRANKLIN, M. L. T. (2008)
Resumo: As membranas biológicas são alvos preferenciais dos efeitos deletérios do estresse hídrico, induzidos por ação de enzimas hidrolíticas e espécies reativas do oxigênio (ERO), ambas estimuladas durante o estresse. A biossíntese dos lipídeos dos cloroplastos pode ser importante para a tolerância ao estresse hídrico e para a recuperação após reidratação. Nesse trabalho nos estudamos o metabolismo dos cloroplastos, monogalactosil-diacilglicerol (MGDG), digalactosil-diacilglicerol (DGDG), sulfoquinovosil-diacilglicerol (SQDG), phosphatidil-glicerol (PG), no âmbito do déficit hídrico e da reidratação após o fim do estresse. Com este intuito, nos medimos o teor dos lipídeos da folhas, acompanhamos a incorporação do precursor 14C-acetato nos lipídeos e analisamos a expressão dos genes codificadores das enzimas de síntese chave dos lipídeos (MGD1, MGD2, DGD1, DGD2, SQD2 e PGP1) durante o estresse hídrico e após a reidratação. Visando de uma melhor compreensão da relação entre o metabolismo destes lipídeos e a tolerância a seca, nos trabalhamos com duas cultivares de Vigna unguiculata L. Walp, uma tolerante (cv. EPACE) e outra sensível (cv. 1183) a seca. Por meio de varredura diferencial de um biblioteca de cDNA de V.unguiculata, foram obtidas as seqüências completas dos cDNA dos genes VuMGD1, VuMGD2, VuDGD1, VuDGD2, VuSQD2 e VuPGP1. Os resultados mostram que em condições de estresse hídrico a cultivar tolerante, além de preservar seu teor de lipídeos durante a seca, é igualmente capaz de estimular a biossíntese do DGDG aumentando significativamente a relação DGDG:MGDG de suas membranas. Nós sugerimos que o DGDG acumulado em condição de seca é transportado para as membranas externas ao cloroplasto e que isso contribui para a tolerância à seca. Os efeitos da desidratação celular sobre as membranas têm conseqüências diretas sobre a capacidade das plantas a se recuperarem após reidratação. 48 horas após a rega, a cv. sensível 1183 não é capaz de se recuperar em termos de teor de galactolipídeos e incorporação do precursor. Na cv. tolerante, no entanto, o teor de DGDG permanece elevado, mesmo após a reidratação. Em conclusão, nossos resultados sugerem a importância dos lipídeos membranares na tolerância/sensibilidade das plantas ao déficit hídrico, em particular o balanço entre as classes lipídicas de propriedades físico-químicas diferentes (SQDG versus PG e DGDG versus MGDG) que poderiam afetar a estrutura e o funcionamento das membranas.
Abstract: Membranes are main targets of degradation by reactive oxygen species and hydrolytic activities induced by drought. Chloroplasts lipid biosynthesis, especially galactolipids monogalactosyl-diacylglycerol (MGDG) and digalactosyl-diacylglycerol (DGDG) are important for plant tolerance to water deficit and for recovery after rehydration. In this thesis, we studied the metabolism of the chloroplast membrane lipids, MGDG, DGDG, sulphoquinovosyl-diacylglycerol (SQDG), phosphatidyl-glycerol (PG) under drought and during recovery from drought. Aiming this, we measured leaf lipids content, followed 14C-acétate incorporation and expression of genes coding for chloroplast membrane lipid synthases (MGD1, MGD2, DGD1, DGD2, SQD2 and PGP1) during drought and recovery. In order to better understand the relationship between drought tolerance and lipid metabolism, two cultivars of Vigna unguiculata L. Walp, one drought tolerant (cv. EPACE) the other drought susceptible (cv. 1183) were compared. The cDNA complete sequences for VuMGD1, VuMGD2, VuDGD1, VuDGD2, VuSQD2 and VuPGP1 were obtained from screening of a V.unguiculata cDNA library. The results showed that under water stress conditions, the tolerant cultivar, besides its ability to preserve its lipids pool despites drought, is able to strongly stimulate the DGDG biosynthesis, increasing the DGDG:MGDG ratio in its membranes. We suggest that DGDG accumulated under drought condition, when phosphate is deficient, is exported for extrachloroplastic membranes, and thus contributes to plant drought tolerance. Effects of loss of water on cell membranes have direct consequences on plant capacity to recover from stress. 48 hours after rewatering, the susceptible cv. 1183 was not able to fully recover from a moderate stress in terms of leaf galactolipid content and acetate incorporation into MGDG. In EPACE-1, MGDG leaf content remained unchanged after rehydration and DGDG remained higher than in the control plants. In conclusion, our results highlight the importance of membrane lipids in plant adaptation to water deficit and in their capacity to recover from stress. Of particular importance is the balance between lipid classes with various physico-chemical properties (SQDG versus PG, DGDG versus MGDG), since they most likely have a profound influence on membrane structure and function.
Descrição: FRANKLIN, Maria Lucia Torres. Estudo do metabolismo dos lipídeos de membranas do cloroplasto e dos genes associados em Vigna unguiculata (L.) Walp. em condição de déficit hídrico e reidratação subseqüente. 2008. 153 f. Tese (Doutorado em bioquímica)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2008.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/18724
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