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Tipo: Tese
Título : Abordagem ômica integrada na investigação da aclimatação ao estresse salino induzida pela ativação do retículo endoplasmático em feijão-caupi (Vigna unguiculata [L.] Walp)
Título en inglés: Integrated omics approach in the investigation of salt stress acclimation induced by endoplasmic reticulum activation in cowpea (Vigna unguiculata [L.] Walp.).
Autor : Cavalcante, Francisco Lucas Pacheco
Tutor: Carvalho, Humberto Henrique de
Palabras clave en portugués brasileño: Priming ao estresse abiótico;Biologia de sistemas;Aclimatação de plantas
Palabras clave en inglés: Stress priming;Systems biology;Plant acclimation
Áreas de Conocimiento - CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA
Fecha de publicación : 2026
Citación : CAVALCANTE, Francisco Lucas Pacheco. Abordagem ômica integrada na investigação da aclimatação ao estresse salino induzida pela ativação do retículo endoplasmático em feijão-caupi (Vigna unguiculata [L.] Walp). 2026. 108 f. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2026.
Resumen en portugués brasileño: A salinidade representa um dos principais fatores limitantes da produtividade agrícola, afetando a homeostase iônica, o equilíbrio redox, o metabolismo e o crescimento vegetal. Embora o retículo endoplasmático (RE) seja reconhecido como um importante centro de integração de sinais celulares sob estresse, os mecanismos pelos quais sua ativação pode modular a tolerância ao sal em feijão-caupi (Vigna unguiculata [L.] Walp.) ainda não estão completamente elucidados. Esta tese investigou se a estimulação controlada da sinalização adaptativa do retículo endoplasmático, via ativação transitória da UPR induzida por tunicamicina (TM), poderia funcionar como mecanismo de priming, aumentando a eficiência de aclimatação à salinidade. A aplicação foliar de TM foi selecionada para induzir sinalização sistêmica do retículo endoplasmático sem alterar diretamente a absorção de íons pelas raízes, permitindo a ativação controlada de vias adaptativas antes da exposição ao sal. Foi empregada uma abordagem integrativa e temporal, combinando análises fisiológicas, quantificação de Na+ e K+, determinação de peróxido de hidrogênio (H2O2), expressão gênica por qPCR de marcadores da resposta a proteínas mal dobradas (UPR) e de transportadores iônicos, além de análises metabolômica, lipidômica e proteômica quantitativa nas folhas. Os resultados demonstraram que o priming com TM atenuou significativamente os efeitos deletérios do NaCl, promovendo melhor desempenho fotossintético e maior crescimento. Observou-se redução do acúmulo de Na+ na parte aérea, maior retenção de K+ e aumento do sequestro iônico em raízes, indicando aprimoramento da homeostase iônica. A aplicação de TM induziu uma resposta rápida e transitória de estresse do RE, caracterizada por aumento inicial de H2O2 e expressão precoce de genes da via UPR com retorno aos níveis basais em 24 horas. Sob salinidade, plantas previamente tratadas com TM apresentaram menor acúmulo de H2O2, ativação antecipada e mais eficiente de vias associadas ao RE e ao transporte de sódio, além de redução na expressão de chaperonas e transportadores de Na+. A análise proteômica evidenciou que o sal promoveu ampla repressão metabólica, com redução de enzimas do ciclo de Calvin e da glicólise (GAPDH, triosefosfato isomerase) e de proteínas ribossomais, enquanto o priming com TM atenuou essa supressão e favoreceu o reforço seletivo da maquinaria translacional e de proteínas associadas à adaptação ao estresse. Perfis metabolômicos e lipidômicos indicaram maior ajuste osmótico e remodelamento de membranas, reforçando a estabilidade celular sob estresse. Conclui-se que a ativação transitória do RE atua como mecanismo de pré-condicionamento fisiológico, coordenando regulação redox, proteostase, homeostase iônica e reprogramação metabólica. Os achados ampliam a compreensão do papel do RE como hub regulatório na adaptação ao estresse salino e apontam alvos moleculares promissores para estratégias de melhoramento genético voltadas ao aumento da resiliência do feijão-caupi em ambientes salinizados.
Abstract: Salinity represents one of the main limiting factors for agricultural productivity, affecting ionic homeostasis, redox balance, metabolism, and plant growth. Although the endoplasmic reticulum (ER) is recognized as an important hub for integrating cellular signals under stress conditions, the mechanisms by which its activation can modulate salt tolerance in cowpea (Vigna unguiculata [L.] Walp.) remain incompletely understood. This thesis investigated whether the controlled stimulation of adaptive endoplasmic reticulum signaling, through transient activation of the unfolded protein response (UPR) induced by tunicamycin (TM), could function as a priming mechanism, increasing the efficiency of acclimation to salinity. Foliar application of TM was selected to induce systemic ER signaling without directly altering ion uptake by roots, allowing the controlled activation of adaptive pathways prior to salt exposure. An integrative and temporal approach was employed, combining physiological analyses, Na+ and K+ quantification, hydrogen peroxide (H2O2) determination, qPCR-based gene expression analysis of unfolded protein response (UPR) markers and ion transporters, as well as metabolomic, lipidomic, and quantitative proteomic analyses in leaves. The results demonstrated that TM priming significantly attenuated the deleterious effects of NaCl, promoting improved photosynthetic performance and enhanced plant growth. A reduction in Na+ accumulation in the shoot, greater K+ retention, and increased ionic sequestration in roots were observed, indicating improved ionic homeostasis. TM application induced a rapid and transient ER stress response, characterized by an initial increase in H2O2 and early expression of UPR-related genes, with a return to basal levels within 24 hours. Under salinity, plants previously treated with TM exhibited lower H2O2 accumulation, earlier and more efficient activation of pathways associated with ER signaling and sodium transport, as well as reduced expression of chaperones and Na+ transporters. Proteomic analysis revealed that salinity promoted broad metabolic repression, including reductions in enzymes of the Calvin cycle and glycolysis (GAPDH, triose phosphate isomerase) and in ribosomal proteins, whereas TM priming attenuated this suppression and promoted selective reinforcement of the translational machinery and proteins associated with stress adaptation. Metabolomic and lipidomic profiles indicated enhanced osmotic adjustment and membrane remodeling, reinforcing cellular stability under stress conditions. It is concluded that transient ER activation acts as a physiological preconditioning mechanism, coordinating redox regulation, proteostasis, ionic homeostasis, and metabolic reprogramming. These findings expand the understanding of the ER as a regulatory hub in plant adaptation to salt stress and highlight promising molecular targets for breeding strategies aimed at increasing cowpea resilience in salinized environments.
URI : http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/85351
ORCID del autor: https://orcid.org/0000-0002-9536-6798
Lattes del autor: https://lattes.cnpq.br/2451083922584036
ORCID del tutor: https://orcid.org/0000-0001-9291-9310
Lattes del tutor: https://lattes.cnpq.br/4403320449355006
Derechos de acceso: Acesso Aberto
Aparece en las colecciones: DBBM - Teses defendidas na UFC

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