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Título: Efeito do pré-tratamento foliar com H2O2 sobre o proteoma e enzimas antioxidantes em plantas de feijão-de-corda submetidas ao estresse salino
Título em inglês: Effect of H2O2 leaf spray pretreatment on proteome and antioxidant enzymes in cowpea plants subjected the salt stress
Autor(es): Oliveira, Georgia Mesquita de
Orientador(es): Costa, José Hélio
Coorientador(es): Marques, Elton Camelo
Palavras-chave: Salinidade
Peróxido de hidrogênio
Proteômica
Aclimatação
Data do documento: 2016
Citação: OLIVEIRA, G. M. (2016)
Resumo: O feijão-de-corda [Vigna unguiculata (L.) Walp. ] tem grande importância nutricional e socioeconômica no Brasil. Entretanto, no Nordeste há um declínio da sua produção agrícola, que pode estar associado com o aumento da salinidade do solo. É conhecido que a salinidade causa mudanças metabólicas, acelerando a produção das espécies reativas de oxigênio (EROS). Elas levam a diversos danos na célula, mas também desempenham um papel crucial como moléculas sinalizadoras na aclimatação a vários estresses abióticos. Por essa razão, o objetivo desse trabalho foi avaliar os efeitos do pré-tratamento foliar com peróxido de hidrogênio (H2O2) em plantas de feijão-de-corda sobre a aclimatação ao estresse salino, estudando os mecanismos fisiológicos, bioquímicos e moleculares. Para tanto, dois experimentos foram conduzidos em casa de vegetação, sob condições hidropônicas, utilizando a cultivar TVu 2331. No primeiro experimento foram avaliadas as mudanças fisiológicas, induzidas pelo pré-tratamento foliar de H2O2 em diferentes concentrações (1, 5, 10, 25, 50 e 100 mM), em plantas submetidas ao tratamento salino (NaCl 80 mM). Os resultados demonstraram que a pulverização da solução de H2O2 na concentração de 25 mM foi capaz de amenizar os efeitos deletérios da salinidade sobre o crescimento. A partir disso, em um segundo experimento foram avaliados os efeitos dessa concentração de H2O2 no pré-tratamento foliar sobre as mudanças bioquímicas e proteômicas em plantas sob tratamento salino. Constatou-se o envolvimento das enzimas SOD e CAT nos tempos iniciais após a aplicação de H2O2, indicando uma resposta antioxidante. Entretanto, na presença de NaCl, a peroxidação lipídica não foi reduzida devido a pulverização foliar com H2O2. No estudo proteômico verificou-se que o pré-tratamento com água e tratamento salino foi capaz de modificar a expressão de 38 proteínas, o pré-tratamento com H2O2 e tratamento salino alterou a expressão de 28 proteínas e o pré-tratamento com H2O2 modificou a expressão de 11 proteínas. Entre essas proteínas, 44 tiveram suas identidades determinadas por espectrometria de massa (ESI-Q-TOF). A maioria das proteínas identificadas nos tratamentos realizados estavam relacionadas com o processo de fotossíntese, proteção/defesa e ao metabolismo dos carboidratos. Enquanto que o tratamento salino revelou uma diminuição da expressão das proteínas fotossintéticas, o pré-tratamento com H2O2 possibilitou primordialmente o seu aumento, como observado para a Rubisco e da proteína relacionada a evolução do oxigênio (OEE2). Esse tratamento foi também capaz de ativar proteínas envolvidas na proteção/defesa como: redutase da glutationa, chaperonina cloroplástica, APX citosólica e POB1 BTB/POZ. Os dados obtidos revelam respostas bioquímicas e moleculares da cultivar TVu envolvidas na aclimatação ao estresse salino, previamente tratados com H2O2. O conhecimento adquirido gera perspectivas para o desenvolvimento de estratégias biotecnológicas a fim de se obter cultivares mais tolerantes à salinidade.
Abstract: The cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] has a great nutritional an socioeconomic importance in Brazil. However, in the Northeastern there is a decline in its agricultural production, which might be associated with an increased salinity in the soil. It is know that salinity causes metabolic changes, accelerating the production of reactive oxygen species (ROS). They lead to several damage in cells, but also play a crucial role as signaling molecules for acclimation to various abiotic stresses. For this reason, the aim of this work was to evaluate the effects of hydrogen peroxide (H2O2) leaf pretreatment in cowpea plants on acclimation to salt stress, studying the physiological, biochemical and molecular mechanisms. Therefore, two experiments were conducted in a greenhouse under hydroponic conditions, using the cowpea, cultivar TVu 2331. In the first experiment, were evaluated physiological change induced by H2O2 leaf spraying pretreatment in different concentrations (1, 5, 10, 25, 50 e 100 mM), in cowpea plants subjected to salt treatment (NaCl 80 mM). The results showed that the spraying with 25 mM H2O2 solution was able to alleviate the deleterious effects of salinity on growth. From this point, in the second experiment, were evaluated the effects of this concentration of H2O2 leaf pretreatment on the biochemical and proteomic changes in plants during saline treatment. It was found the involvement of enzymes SOD and CAT in the initial times after spraying of H2O2, indicating an antioxidant response. However, in the presence of NaCl, the lipid peroxidation was not reduced by H2O2 spraying. In the proteomic study it was verified that pretreated with water and salt treatment altered the expression of 38 proteins, as H2O2 pretreatment and saline treatment were able to alter expression of 28 proteins and pretreatment with H2O2 was only able to change expression 11 proteins. Among these proteins, 44 of them had their identity determined by mass spectrometry (ESI-Q-TOF). Most of the identified proteins in the treatments performed were related to the photosynthetic process, to protection / defense and to carbohydrate metabolism. However, in the saline treatment revealed a decrease in the expression the proteins related to photosynthesis, it was observed that the pretreatment with H2O2 was able to enhance the expressed proteins, such as Rubisco and protein related to oxygen evolution (OEE2). In addition, that treatment displayed the largest number of proteins associated with protection/defense, such as glutathione reductase, chloroplast chaperonin, cytosolic APX and POB1 BTB/POZ. These data should contribute to a better understanding of the biochemical and molecular mechanisms of cowpea, TVu cultivar, involved in acclimation to salt stress previously treated with H2O2. The acquired knowledge generates perspectives for the development of biotechnological strategies in order to obtain cultivars that are more tolerant to salinity.
Descrição: OLIVEIRA, Georgia Mesquita de. Efeito do pré-tratamento foliar com H2O2 sobre o proteoma e enzimas antioxidantes em plantas de feijão-de-corda submetidas ao estresse salino. 2016. 126 f. Tese (Doutorado em Bioquímica)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/22419
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