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Physiological and molecular changes in rice and C3 and C4 weeds submitted to abiotic stresses

By Claudia de Oliveira

Abstract

Due to predictions of climate change many studies have been realized to predict the effect of abiotic stresses on plants. Rice, weedy rice and barnyardgrass have their morphology, physiology and gene expression modified by abiotic stress, and these plants respond differently to environmental stress. The objective of the research was to compare morphological, physiological, biochemical and molecular changes in rice plants and wweed of this crop with photosynthetic pathway C3 and C4 when the plants are submitted to stress due water deficit, supra-optimal temperature and different quality of light; and to evaluate the effect of CO2 levels on E. colona biotypes with multiple herbicide resistance. Four studies were realized to meet the objectives, and the results allow to infer that: rice and weedy rice have similar physiological and molecular responses when exposed to water deficit and supra optimal temperatures, elevation demage to biomolecules and incresed in gene expression linked to protection of abiotic stresses, in both plants. As for light quality, rice has physiological and grow variables positively affectd by blue light whereas red light only incresed growth variables, and weedy rice has increase in groth variables where exposed to blue light. In a climate change scenario, the C4 plant, barnyardgrass, is even more competitive with rice, because unlike the C3 plants, it practilly does not present physiological and molecular change when exposed to water deficit, supra-optimal temperature, and different light qualities. Furthemore, barnyardgrass increases growth and productivity in atmospheres with high [CO2], however, biotypes of herbicides-resistant barnyardgrass have fitness cost in high envirinments [CO2] compared to susceptible biotype.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqDevido às previsões de mudanças no clima, muitos estudos vêm sendo realizados com objetivo de prever o efeito de estresses abióticos sobre as plantas. O arroz, arrozvermelho e capim-arroz têm sua morfologia, fisiologia, metabolismo e expressão de genes, modificadas por estresses abióticos, sendo que as espécies respondem de forma distinta aos estresses ambientais. Assim, os objetivos da pesquisa foram comparar alterações morfológicas, fisiológicas, bioquímicas e moleculares em plantas de arroz irrigado e plantas daninhas da cultura com via fotossintética C3 e C4, quando estas são submetidas a estresses por déficit hídrico, temperaturas supra ótimas e diferente qualidade de luz; e, avaliar o efeito de níveis de CO2 em biótipos de E. colona com resistência múltipla a herbicidas. Os resultados permitem inferir que o arroz e arroz-vemelho apresentam respostas fisiológicas e moleculares semelhantes quando expostos a déficit hídrico e temperaturas supra ótimas, sendo observado nessas condições de estresse redução na fotossíntese, elevação de danos à biomoléculas e aumento na expressão de genes ligados a proteção à estresses abióticos, em ambas as plantas. Quanto a qualidade de luz, o arroz tem variáveis fisiológicas e de crescimento afetadas positivamente pela luz azul, já a luz vermelha aumenta apenas variáveis de crescimento e o arroz-vermelho apresenta, incremento nas variáveis de crescimento quando exposto a luz azul.Em um cenário de mudanças climáticas com déficit hídrico, temperatura supra ótimas e diferentes qualidades de luz e elvado [CO2] atmosférico o capim-arroz, por ser C4, é ainda mais competitivo com a cultura do arroz, pois ao contrário das plantas C3, praticamente não apresenta mudanças fisiológicas e moleculares e aumenta o crescimento e produtividade em atmosferas com alta [CO2]. Contudo, biótipos de capim-arroz com resistência múltipla a herbicidas, apresentam desvantagens adaptativas em ambientes alta [CO2], em comparação ao biótipo suscetível

Topics: Mudanças climáticas, Oryza sativa, Echinochloa spp, Déficit hídrico, Temperatura, CO2, Climate change, Drught, Temperature, CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA
Publisher: Brasil
Year: 2017
OAI identifier: oai:repositorio.ufpel.edu.br:prefix/3725
Provided by: Guaiaca
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