Estresses abióticos em arroz: respostas moleculares, bioquímicas e fisiológicas

Rice (Oryza sativa L.) is the second most cultivated cereal in the world, and Brazil is the 9th largest producer. However production is severely affected by adverse environmental conditions, among which the mains ones are the salinity and low temperatures. The aim of this study was to evaluate responses, biochemical and molecular triggered by salinity and low temperatures in rice plants with contrasting response. To achieve this goal there were three studies: In the first one, the anion content superoxide (O2•-) were quantified, hydrogen peroxide (H2O2), lipid peroxidation (MDA), enzyme activity and differential gene expression of isoforms of the enzyme superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase APX and reduced glutathione (GR) in genotypes with contrasting tolerance to salt. For the sensitive genotype (BRS Pampa), there was an increase in the enzymatic activity of SOD, CAT, APX and a decrease in MDA levels. In tolerant genotype (BRS Bojuru) was also observed an increased activity of enzymes SOD and CAT, but a decrease in MDA levels. The upregulation of the different isoforms of SOD, CAT and APX has demonstrated its contribution to the increase in the enzyme activity. In the second study, H2O2 levels were quantified, MDA, enzyme activity and gene expression of CAT, and promoter analysis and cis-elements, the same two contrasting genotypes against salinity stress and low temperature. The BRS Pampa genotype (sensitive) was the one that showed greater protection against oxidative damage compared to the stress by cold, as well as an increase in CAT activity and the number of transcripts OSCATA and OSCATB isoforms. In the third study evaluated the metabolism of proline in rice plants through the expression pattern of genes involved in biosynthesis and catabolism of amino-acid and was found to correlate with the proline content produced under stress by salinity and low temperature. The proline content was higher in BRS Bojuru genotype (tolerant) against the two tested stress conditions. Under salt stress, the biosynthesis gene transcript levels are more correlated with the proline content in tolerant genotype, whereas in low temperature conditions the correlation is highest in sensitive genotype. The results showed that under salt stress and low temperature, the rice plants have differential responses to biochemical and molecular level, which are dependent responses of time, stress intensity and genetic makeup of the genotypes.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESO arroz (Oryza sativa L.) é o segundo cereal mais cultivado no mundo, sendo o Brasil o 9º maior produtor. No entanto sua produção é severamente influenciada por condições ambientais adversas, dentre as quais se destaca a salinidade e baixas temperaturas. O objetivo deste estudo foi avaliar respostas, bioquímicas e moleculares desencadeadas pela salinidade e por baixas temperaturas em plantas de arroz, com respostas contrastantes. Para atingir este objetivo foram realizados três estudos: No primeiro, foram quantificados os teores do ânion Superóxido (O2•−), Peróxido de hidrogênio (H2O2), Peroxidação lipídica (MDA), atividade enzimática e expressão gênica diferencial das isoformas das enzimas Superóxido dismutase (SOD), Catalase (CAT), Ascorbato peroxidase APX e Glutationa reduzida (GR) em genótipos com tolerância contrastante ao sal. Para o genótipo sensível (BRS Pampa), ocorreu aumento na atividade enzimática da SOD, CAT, APX e diminuição nos níveis de MDA. No genótipo tolerante (BRS Bojuru), também foi observado aumento da atividade das enzimas SOD e CAT, porém diminuição nos níveis de MDA. A regulação positiva das diferentes isoformas da SOD, CAT e APX demonstrou a sua contribuição para o aumento na atividade da enzima. No segundo estudo, foram quantificados os teores de H2O2, MDA, atividade enzimática e expressão gênica da CAT, bem como análise do promotor e cis elementos, nos mesmos dois genótipos contrastantes frente ao estresse por salinidade e baixa temperatura. O genótipo BRS Pampa (sensível) foi o que mostrou maior proteção contra danos oxidativos frente ao estresse por frio, bem como aumento na atividade da CAT e do número de transcritos das isoformas OSCATA e OSCATB. No terceiro estudo, avaliou-se o metabolismo da prolina em plantas de arroz, através do padrão de expressão dos genes envolvidos na biossíntese e catabolismo desse aminoácido e verificou-se a correlação com o conteúdo de prolina produzido em condições de estresse por salinidade e baixa temperatura. O conteúdo de prolina foi maior no genótipo BRS Bojuru (tolerante) frente às duas condições de estresse testadas. Sob estresse salino, os níveis de transcritos dos genes de biossíntese estão mais correlacionados com o conteúdo de prolina no genótipo tolerante, enquanto que em condições de baixa temperatura a correlação é maior no genótipo sensível. Os resultados obtidos permitem concluir que, sob estresse salino e por baixa temperatura, as plantas de arroz apresentam respostas diferenciais a nível bioquímico e molecular, sendo estas respostas dependentes do tempo, intensidade do estresse e composição genética dos genótipos

Genome-wide identification, and characterization of the CDPK gene family reveal their involvement in abiotic stress response in Fragaria x ananassa

Abstract Calcium-dependent protein kinases (CDPKs) are encoded by a large gene family and play important roles against biotic and abiotic stresses and in plant growth and development. To date, little is known about the CDPK genes in strawberry (Fragaria x ananassa). In this study, analysis of Fragaria x ananassa CDPK gene family was performed, including gene structures, phylogeny, interactome and expression profiles. Nine new CDPK genes in Fragaria x ananassa were identified based on RNA-seq data. These identified strawberry FaCDPK genes were classified into four main groups, based on the phylogenetic analysis and structural features. FaCDPK genes were differentially expressed during fruit development and ripening, as well as in response to abiotic stress (salt and drought), and hormone (abscisic acid) treatment. In addition, the interaction network analysis pointed out proteins involved in the ABA-dependent response to plant stress via Ca2+ signaling, especially RBOHs. To our knowledge, this is the first report on CDPK families in Fragaria x ananassa, and it will provide valuable information for development of biofortified fruits and stress tolerant plants

Avaliação das isoformas de lectina nativa de Bauhinia fortificata através da eletroforese bidimensional (2-DE)

As lectinas compreendem um grupo de proteínas que têm atraído atenção especial por causa das atividades biológicas que incluem inibição do crescimento de linhagens de células cancerosas, marcação celular, efeitos anti-inflamatórios e inseticidas, que são apenas algumas entre suas várias atividades de alta importância econômica. Nesta perspectiva, o objetivo do presente trabalho foi a avaliação da presença de isoformas da lectina de Bauhinia fortificata através da eletroforese bidimensional (2-DE), tendo em vista, uma posterior verificação da atividade biológica das proteínas isoladas