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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/83141| Type: | Dissertação |
| Title: | Metabolismo das poliaminas e respostas fisiológicas, bioquímicas e metabolômicas de cultivares de feijão-caupi crescendo sob condições de estresse salino |
| Title in English: | Polyamine metabolism and physiological, biochemical and metabolomic responses of cowpea cultivars growing under saline stress conditions |
| Authors: | Silva, Sávio Justino da |
| Advisor: | Gomes Filho, Enéas |
| Keywords in Brazilian Portuguese : | Salinidade;Poliaminas;Tolerância;Vigna unguiculata (L.);Recuperação do estresse |
| Keywords in English : | Salinity;Polyamines;Tolerance;Vigna unguiculata (L.);Stress recovery |
| Knowledge Areas - CNPq: | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS |
| Issue Date: | 2023 |
| Citation: | SILVA, Sávio Justino da. Metabolismo das poliaminas e respostas fisiológicas, bioquímicas e metabolômicas de cultivares de feijão-caupi crescendo sob condições de estresse salino. 2023. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) - Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023. |
| Abstract in Brazilian Portuguese: | A salinidade é um dos estresses abióticos mais desafiadores para as plantas, cujos efeitos adversos causam desequilíbrios osmótico, iônico e oxidativo, que culminam na redução do crescimento e desenvolvimento. As plantas respondem a estresses abióticos, como a salinidade, por meio de alterações nos mecanismos fisiológicos, metabólicos e bioquímicos, na tentativa de se aclimatarem a essas condições adversas. Entre as respostas adaptativas ao estresse, as poliaminas (PAs), incluindo putrescina, espermidina e espermina, destacam-se como elementos-chave na defesa vegetal contra os efeitos adversos da salinidade, contribuindo para a estabilização de membranas celulares, regulação iônica e proteção contra danos oxidativos. Diante disto, a presente pesquisa avaliou se a tolerância à salinidade, bem como a capacidade de recuperação do estresse de dois cultivares de feijão-caupi [Vigna unguiculata (L.) Walp], TVu 2331 e Pitiúba, previamente estabelecidos como tendo diferentes tolerâncias à salinidade, estão relacionados à regulação do metabolismo primário e aos níveis endógenos de poliaminas. Para avaliar a hipótese estabelecida, as duas cultivares de feijão-caupi foram submetidas ao estresse salino (NaCl 75 mM), em condições hidropônicas, durante o período de 28 dias, em casa de vegetação. Foram realizadas quatro avaliações pontuais nos tecidos foliares, aos 7, 14, 21 e 28 dias após a semeadura (DAS). O tratamento de recuperação consistiu na transferência, aos 21 DAS, de um grupo de plantas de cada cultivar da condição de estresse salino para as condições controle (ausência de NaCl), durante 7 dias. As análises realizadas estão relacionadas aos parâmetros biométricos de crescimento, trocas gasosas e fluorescência da clorofila a, suculência foliar e potencial osmótico, solutos inorgânicos (Na+ e K+), peroxidação lipídica, análise do perfil metabólico, atividade das enzimas diamina-oxidase (DAO) e poliamina- oxidase (PAO), e determinação das PAs livres, conjugadas solúveis e insolúveis. Em ambas as cultivares, os resultados indicaram redução significativa na área foliar e biomassa sob estresse salino, sendo a cultivar Pitiúba a que menos foi afetada pela salinidade, especialmente, aos 21 DAS. Porém, com relação aos demais parâmetros fisiológicos analisados, as alterações observadas foram, de modo geral, semelhantes para os dois cultivares, o que indica estratégias compartilhadas de adaptação ao estresse. O tratamento salino alterou o perfil metabólico de ambas as cultivares em todos os dias analisados. As classes químicas que tiveram significativamente mais metabólitos diferencialmente modulados foram os açúcares, os ácidos orgânicos e os aminoácidos. A atividade da PAO foi aumentada pelo tratamento salino em ambas as cultivares, enquanto a atividade da DAO também aumentou pela salinidade, porém isto somente ocorreu na cultivar Pitiúba. Notavelmente, a salinidade aumentou os níveis de PAs mesmo após a remoção das plantas da condição de estresse, sugerindo haver alterações duradouras na regulação dessas moléculas. Em vista dos resultados encontrados, fica claro a importância das PAs na resposta adaptativa das plantas à salinidade, não apenas durante o estresse, mas também na fase de recuperação subsequente do estresse. |
| Abstract: | Salinity is one of the most challenging abiotic stresses for plants, causing osmotic, ionic, and oxidative imbalances that lead to reduced growth and development. Plants respond to abiotic stresses, such as salinity, through changes in physiological, metabolic, and biochemical mechanisms in an attempt to acclimate to these adverse conditions. Among the adaptive responses to stress, polyamines (PAs), including putrescine, spermidine, and spermine, stand out as key elements in plant defense against the adverse effects of salinity, contributing to the stabilization of cell membranes, ion regulation, and protection against oxidative damage. In this context, this research evaluated whether salinity tolerance and stress recovery capacity of two cowpea cultivars [Vigna unguiculata (L.) Walp], TVu 2331 and Pitiúba, previously established with different salinity tolerances, are related to the regulation of primary metabolism and endogenous levels of polyamines. To test the established hypothesis, both cowpea cultivars were subjected to saline stress (NaCl 75 mM) under hydroponic conditions for 28 days in a greenhouse. Four assessments were conducted on leaf tissues at 7, 14, 21, and 28 days after sowing (DAS). The recovery treatment involved transferring a group of plants from each cultivar from the saline stress condition to control conditions (absence of NaCl) at 21 DAS for 7 days. The analyses performed encompassed biometric growth parameters, gas exchange, chlorophyll a fluorescence, leaf succulence, osmotic potential, inorganic solutes (Na+ and K+), lipid peroxidation, metabolic profile analysis, diamine oxidase (DAO), and polyamine oxidase (PAO) enzyme activities, as well as determination of free, soluble conjugated, and insoluble polyamines. In both cultivars, the results indicated a significant reduction in leaf area and biomass under saline stress, with Pitiúba being the least affected cultivar, especially at 21 DAS. However, for the other physiological parameters analyzed, the observed changes were generally similar for both cultivars, indicating shared adaptation strategies to stress. Saline treatment altered the metabolic profile of both cultivars on all days analyzed, with sugars, organic acids, and amino acids being the chemical classes with significantly more differentially modulated metabolites. PAO activity increased in response to saline treatment in both cultivars, while DAO activity increased due to salinity only in the Pitiúba cultivar. Remarkably, salinity increased PA levels even after plant removal from the stress condition, suggesting lasting alterations in the regulation of these molecules. In light of the findings, the importance of polyamines in the plant's adaptive response to salinity is evident, not only during stress but also in the subsequent recovery phase. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/83141 |
| Author's Lattes: | http://lattes.cnpq.br/5167039290853323 |
| Advisor's ORCID: | https://orcid.org/0000-0001-5945-6596 |
| Advisor's Lattes: | http://lattes.cnpq.br/3716378739140249 |
| Access Rights: | Acesso Aberto |
| Appears in Collections: | DBBM - Dissertações defendidas na UFC |
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