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Type: TESE DIGITAL
Título : Memória de plantas de cana-de-açúcar à seca = Memory of sugarcane plants to drought
Otros títulos : Memory of sugarcane plants to drought
Autor : Marcos, Fernanda Castro Correia, 1984-
Resumen : Resumo: A maior parte do cultivo da cana-de-açúcar é feita sem irrigação e desta forma as plantas estão constantemente expostas a ciclos de seca e reidratação. Os efeitos da seca desencadeiam uma série de eventos de sinalizações nas plantas que induzem modificações que podem ser armazenadas e recuperadas como memórias por alterações nas concentrações de alguns metabólitos ou epigenéticas. Como os eventos de seca podem induzir a memória de estresse, nossa hipótese é que plantas previamente expostas a ciclos de déficit hídrico terão melhor desempenho do que plantas que nunca enfrentaram déficit hídrico quando ambas estão sujeitas à baixa disponibilidade hídrica. Para isso, utilizamos o genótipo de cana-de-açúcar IACSP94-2094 (Saccharum spp.) em dois experimentos diferentes. No primeiro as plantas de cana-de-açúcar foram cultivadas em solução nutritiva e expostas a um (1WD), dois (2WD) ou três (3WD) ciclos de déficit hídrico com adição de polietilenoglicol (PEG8000). Como referência (Ref.), as plantas foram cultivadas em solução nutritiva sem adição de PEG8000. Sob déficit hídrico, as trocas gasosas foliares foram significativamente reduzidas em plantas de 1WD e 2WD. No entanto, as plantas 3WD mostraram similar assimilação de CO2 e menor condutância estomática em comparação com as plantas de Referência, com aumento na eficiência de uso da água. A concentração de ácido abscísico, um sinal de seca que poderia levar à memória de estresse, foi maior em 1WD do que em plantas 3WD. Essas plantas 3WD apresentaram maior proporção de massa seca da raiz e maior relação raiz: parte aérea em comparação com a Ref., bem como maior produção de biomassa em condições bem irrigadas. Nossos dados sugerem que as plantas de cana-de-açúcar armazenaram e recuperaram informações de eventos estressantes anteriores, com a melhoria do desempenho das plantas sob déficit hídrico. Os resultados do primeiro experimento indicaram uma nova perspectiva prática para o uso da memória vegetal para melhorar o crescimento de plantas cultivadas. No segundo experimento, testou-se a hipótese de que plantas obtidas de plantas-mãe previamente expostas ao déficit hídrico teriam melhor desempenho sob déficit hídrico quando comparadas com plantas obtidas de plantas-mãe que não enfrentaram condições estressantes. As plantas-mãe da cana-de-açúcar foram cultivadas bem-hidratadas e sob condições de casa de vegetação até que um grupo de plantas continuou sob irrigação diária (W) e outro grupo foi submetido a três ciclos de déficit hídrico (D) por restrição hídrica. Em seguida, novas plantas foram produzidas por meio de propagação vegetativa das plantas-mãe que experimentaram ou não ciclos de déficit hídrico. Após a brotação, plantas de 1 mês de idade foram colocadas em solução nutritiva e transferidas para uma câmara de crescimento. O déficit hídrico foi imposto pela adição de PEG8000 em solução nutritiva em um grupo de plantas, então tivemos plantas D submetidas a um novo déficit hídrico (D/D), ou mantidas bem irrigadas (D/W); plantas bem irrigadas (W) sujeitas a um déficit hídrico (W/D), ou mantidas bem irrigadas (W/W). Quando estas plantas foram expostas à restrição hídrica, houve uma redução nas trocas gasosas independentemente da origem da planta. As plantas originárias de plantas-mãe submetidas a déficit hídrico (D/D) apresentaram uma recuperação mais rápida da assimilação de CO2 e da eficiência de carboxilação em comparação com plantas W/D. Alguns metabólitos das plantas tiveram uma concentração diferente relacionada com o tratamento das plantas-mãe. O teor de prolina foliar aumentou sob deficiência hídrica, as plantas D/W tiveram maior teor de sacarose foliar do que as W/W. As plantas D/W apresentaram maior concentração de H2O2 na raiz e maior atividade na raiz de CAT do que plantas W/W. A sacarose nas folhas e o H2O2 nas raízes foram os sinais químicos da memória de estresse transgeracional em cana-de-açúcar sob condições bem irrigadas. Nossos resultados mostram que o crescimento da cana-de-açúcar é melhorado em plantas obtidas de plantas-mãe que tinham enfrentado déficit hídrico. Isso traz uma nova perspectiva para a produção de cana-de-açúcar, favorecendo a expansão do plantio para áreas desfavoráveis, pois a memória transgeneracional de estresse pode melhorar o desempenho da planta em condições de campo devido a um maior sistema radicular e recuperação mais rápida da fotossíntese após déficit hídrico

Abstract: Most of the sugarcane cultivation is done without irrigation and in this way the plants are constantly exposed to cycles of drought and rehydration. The effects of drought trigger a series of signaling in plants that induce modifications that can be stored and retrieved as memories by changes in the concentrations of some metabolites or epigenetics. As drought events can induce stress memory, we hypothesized that sugarcane plants previously exposed to cycles of water deficit will perform better than plants that never faced water deficit when both are subjected low water availability. For this, we used the sugarcane (Saccharum spp.) cv. IACSP94-2094 in two different experiments. In the first one, sugarcane plants were grown in nutrient solution and exposed to one (1WD), two (2WD) or three (3WD) water deficit cycles. As reference (Ref.), plants were grown in nutrient solution without adding polyethyleneglycol (PEG8000). Under water deficit, leaf gas exchange was significantly reduced in 1WD and 2WD plants. However, 3WD plants showed similar CO2 assimilation and lower stomatal conductance as compared to reference ones, with increases in water use efficiency. Abscisic acid concentration, a drought signal that could lead to stress memory, was higher in 1WD than in 3WD plants. These 3WD plants presented higher root dry matter and root:shoot ratio as compared to reference ones, as well as higher biomass production under well-watered conditions. Our data suggest that sugarcane plants stored and recovered information from previous stressful events, with plant performance being improved under water deficit. The results of the first experiment indicated a new practical perspective for using plant memory to improve the growth of cultivated plants. In the second experiment, we tested the hypothesis that plants obtained from others previously exposed to water deficit will perform better under water deficit as compared to plants obtained from material that did not face stressful conditions. Mother-plants of sugarcane were grown well-hydrated and under greenhouse conditions until one group of plants continued under daily irrigation (W) and another group was subjected to three cycles of water deficit (D) by water withholding. Then, plants were produced through vegetative propagation from those plants that experienced or not cycles of water deficit. After sprouting, 1-month old plants were placed in nutrient solution and transferred to a growth chamber. Water deficit was imposed by adding PEG8000 in nutrient solution in one group of plants, then we had D plants subjected to a new water deficit (D/D), or kept well watered (D/W); well watered plants (W) subjected to a water deficit (W/D), or kept well watered (W/W). When these plants were exposed to water withholding, there was a reduction in gas exchange regardless of the plant origin. Plants originated from mother-plants that experienced water deficit (D/D) presented a faster recovery of CO2 assimilation and carboxylation efficiency as compared to W/D plants. Some plant metabolites had a different concentration related to mother-plants treatment, leaf proline content was increased under water deficit, D/W plants had higher leaf sucrose content than W/W ones. As well as D/W plants had higher root H2O2 concentration and higher root CAT activity than W/W plants. The sucrose in leaves and H2O2 in roots were the chemical signals of these transgenerational stress memory in sugarcane under well-watered conditions. Our findings show that sugarcane growth is improved in plants obtained from mother-plants who had faced water deficit. These results bring a new perspective to sugarcane production by favoring the expansion to unfavorable areas, since transgenerational stress memory can improve plant performance under field conditions due to a large root system and faster recovery of photosynthesis after water deficit
Palabras clave : Seca
Reidratação
Espécies de oxigênio reativas
Fotossíntese
Saccharum
Clones
Language: Multilíngua
Editorial : [s.n.]
Citación : MARCOS, Fernanda Castro Correia. Memória de plantas de cana-de-açúcar à seca = Memory of sugarcane plants to drought. 2017. 1 recurso online (82 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP.
Fecha de publicación : 2017
Aparece en las colecciones: IB - Dissertação e Tese

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