Posibles funciones de la familia génica de la glutamato descarboxilasa en Populus

Aunque hace más de 50 años que se describió que la glutamato descarboxilasa (GAD) lleva a cabo la descarboxilación del glutamato para producir GABA, y en animales ha sido muy estudiada debido al papel del GABA como neurotransmisor, la información disponible sobre las GADs de plantas es aún limitada, conociéndose sólo algunos aspectos de la regulación por calcio de su actividad enzimática o de expresión de algunos de los genes de su familia génica. El GABA es un metabolito que tradicionalmente se ha asociado a estrés, pero su papel en plantas todavía no está claro. En las últimas dos décadas los resultados experimentales obtenidos sobre la GAD y el GABA, destacando las alteraciones fenotípicas mostradas por plantas tratadas con GABA y por plantas transgénicas para GAD, han generado preguntas interesantes sobre el posible papel de este metabolito y la enzima en señalización en plantas. En plantas, son varios los papeles que se han propuesto para el metabolismo del GABA tales como su participación como componente del metabolismo del carbono y del nitrógeno (Fait y col., 2008), protección frente especies reactivas de oxigeno (Liu y col., 2011), regulación de la expresión génica incluyendo la regulación de genes implicados en la síntesis de hormonas (Khatiresan y col., 1997; Shi y col., 2010; Lancien y Roberts, 2006) y señalización a larga distancia (Beuve y col., 2004) y en gradiente guiando el crecimiento del tubo polínico (Palanivelu y col., 2013). Nuestro grupo de investigación ha sugerido un papel novedoso para la producción de GABA durante la xilogénesis en pino (Molina-Rueda y col., 2010, 2015). En base a estos antecedentes, los objetivos planteados para este trabajo han sido: la asignación de posibles funciones a las GADs de Populus en condiciones normales de crecimiento y en estrés abióticos, estudiar la adquisición del dominio de unión a calmodulina (CaMBD) de las GADs de plantas vasculares y analizar el efecto del GABA y del glutamato en las raíces de Populus. Las conclusiones que se derivan de los resultados de este trabajo se detallan a continuación. El dominio de unión a calmodulina de la GAD de plantas esta conservado en GADs de plantas consideradas ancestros de plantas vasculares y ausente en plantas no vasculares, lo que sitúa juntos en la evolución los eventos de adquisición del dominio de unión a CaM y el desarrollo del tejido vascular de plantas. Los resultados similares de la localización de GABA en xilema y una expresión GAD asociada a la formación de madera de reacción tanto en pino como en chopo apuntan a un papel relevante de la producción de GABA durante la xilogénesis en leñosas. La familia génica GAD posee seis genes codificando todos ellos para proteínas aparentemente funcionales y susceptibles de ser reguladas por calcio. Esta familia génica ha sufrido duplicaciones y eventos de especialización durante la evolución de Populus. Este trabajo ha posibilitado la asociación entre papeles específicos y los diferentes genes de esta familia. Beuvé N, Rispail N, Laine P, Cliquet J-B, Ourry A, Deunff F (2004) Putative role of Υ-aminobutyric acid as a long-distance signal in up-regulation of nitrate uptake in Brassica napus L. Plant Cell Environ. 27: 1035-1046 Fait A, Fromm H, Walter D, Galili G, Fernie AR (2008) Highway or byway: the metabolic role of the GABA shunt in plants. Trends in plant science 13: 14-19 Kathiresan A, Tung P, Chinnappa CC, Reid DM (1997) gamma-Aminobutyric acid stimulates ethylene biosynthesis in sunflower. Plant Physiol. 115: 129-135 Lancien M, Roberts MR (2006) Regulation of Arabidopsis thaliana 14-3-3 gene expression by ϒ-aminobutyric acid. Plant Cell Environ. 29: 1430-1436 Liu C, Zhao L, Yu G (2011) The dominant glutamic acid metabolic flux to produce gamma-amino butyric acid over proline in Nicotiana tabacum leaves under water stress relates to its significant role in antioxidant activity. Journal of integrative plant biology 53: 608-618 Molina-Rueda JJ, Pascual MB, Canovas FM, Gallardo F (2010) Characterization and developmental expression of a glutamate decarboxylase from maritime pine. Planta 232: 1471-1483 Molina-Rueda, J.J. y col., 2015. A putative role for γ-aminobutyric acid (GABA) in vascular development in pine seedlings. Planta 241: 257-267 Palanivelu R, Brass L, Edlund AF, D P (2003) Pollen tube growth and guidance is regulated by POP2, an Arabidopsis gene that controls GABA levels. Cell 114: 47-59 Shi SQ, Shi Z, Jiang ZP, Qi LW, Sun XM, Li CX, Liu JF, Xiao WF, Zhang SG (2010) Effects of exogenous GABA on gene expression of Caragana intermedia roots under NaCl stress: regulatory roles for H2O2 and ethylene production. Plant, cell & environment 33: 149-162

Aplicações biotecnológicas do supressor de silenciamento de cucumber mosaic virus

Tese de Doutoramento, Ciências Agrárias, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Experiências com métodos alternativos de controle de pragas e doenças no município de Igarapé-Açu, Pará.

Com o intuito de conhecer, caracterizar e sistematizar as decisões tomadas por agricultores familiares de Igarapé-Açu, Pará, no que diz respeito à utilização de métodos alternativos no controle de pragas e doenças, a presente pesquisa foi proposta. Utilizou-se a técnica de ?sistematização?. Conclui-se que, os agricultores familiares de Igarapé-Açu acreditam ser viável a utilização de produtos alternativos, para o controle de pragas e doenças. Os principais inseticidas botânicos utilizados são: fumo (Nicotiana tabacum), nim (Azadirachta indica) e o tucupi (extraído a partir do processamento da Manihot esculenta Crantz). E a participação dos agricultores nos treinamentos oferecidos pela Embrapa Amazônia Oriental não é fator determinante para a disseminação do uso de inseticidas botânicos na região.

New insights into plant salt acclimation: the roles of vesicle trafficking and reactive oxygen species signalling in mitochondria and the endomembrane system

In this study, we investigated the cellular and molecular mechanisms that regulate salt acclimation. The main objective was to obtain new insights into the molecular mechanisms that control salt acclimation. Therefore, we carried out a multidisciplinary study using proteomic, transcriptomic, subcellular and physiological techniques. We obtained a Nicotiana tabacum BY-2 cell line acclimated to be grown at 258 mM NaCl as a model for this study. The proteomic and transcriptomic data indicate that the molecular response to stress (chaperones, defence proteins, etc.) is highly induced in these salt-acclimated cells. The subcellular results show that salt induces sodium compartmentalization in the cell vacuoles and seems to be mediated by vesicle trafficking in tobacco salt-acclimated cells. Our results demonstrate that abscisic acid (ABA) and proline metabolism are crucial in the cellular signalling of salt acclimation, probably regulating reactive oxygen species (ROS) production in the mitochondria. ROS may act as a retrograde signal, regulating the cell response. The network of endoplasmic reticulum and Golgi apparatus is highly altered in salt-acclimated cells. The molecular and subcellular analysis suggests that the unfolded protein response is induced in salt-acclimated cells. Finally, we propose that this mechanism may mediate cell death in salt-acclimated cells.

Aspectos biológicos y epidemiológicos de enfermedades del tabaco causadas por Rhizoctonia solani, en el noroeste argentino

Las enfermedades en tabaco (Nicotiana tabacum L.), causadas por Rhizoctonia solani Künh, y en importancia de prevalencia la podredumbre radicular, son las enfermedades que causan mayores pérdidas en la producción. Cuanto mayor es el conocimiento de todas las características de una epidemia, más completa es la visión de la estructura del comportamiento del patosistema para poder desarrollar estrategias de manejo de la enfermedad. Por ello este trabajo de tesis se planteó diferentes objetivos, determinar la modelización espacial de la enfermedad en las provincias de Salta y Jujuy, obteniendo por geoestadística una distribución agregada en el inicio de la epidemia y aleatoria en con el avance temporal, ajustándose al modelo exponencial, asociado a factores de manejo y ambientales. Asimismo se realizó un análisis de las secuencias de ADNr-ITS, morfología y pruebas de patogenicidad que permitieron la identificación de R. solani AG 4 HG-I, AG 2-1 y AG 4 HG-III como causantes de enfermedad en tabaco en el NOA. En los aislamientos determinados como R.solani, los marcadores ISSR permitieron detectar gran variabilidad genética, la cual estaría influenciada por la existencia de diferentes factores como ser el flujo génico por dispersión de propagulos y las prácticas de manejo. Finalmente el análisis de la dinámica temporal de epidemias permitió interpretar y entender el comportamiento de la enfermedad en diferentes materiales genéticos de tabaco, generando una importante base de información para la toma de decisiones en la generación de una estrategia de manejo de la patología. La información generada contribuye al conocimiento del sistema epidemiológico y recalca la necesidad de encarar estudios que integren a la unidad de producción a un contexto regional, teniendo en cuenta que el patosistema debe ser abordado como parte reconocida de una complejidad biológica intrínseca a la sanidad.

Fitoextracção de cádmio de solos contaminados, com plantas seleccionadas

A remediação de locais contaminados com metais pesados usando plantas hiperacumuladoras aparenta ser uma alternativa bastante viável. Neste trabalho comparou-se a acumulação e tolerância ao cádmio (Cd), ambas baseadas nas respostas ao stress oxidativo em três espécies de plantas diferentes: Brassica juncea (L.) Czem., Nicotiana tabacum L. e Solanum nigrum L., descritas na literatura como plantas bastante tolerantes ou até com características híper acumuladoras. As plantas cresceram num solo contaminado com diferentes concentrações de Cd (O- 35 mg kg-1) durante um período de 90 dias. O factor de translocação (FT), utilizado para medir a translocação efectiva do Cd da raiz para a parte aérea, variou consideravelmente entre as espécies desenvolvidas. A N. tabacum foi a planta que apresentou os maiores valores de FT. Neste trabalho foi a única planta que preencheu todas as condições para ser considerada hiperacumuladora para todos os níveis de contaminação do solo. Por outro lado, a S. nigrum apresentou os maiores valores de concentração de Cd nos tecidos, com um FT > 1, na presença de 5 mg Cd kg·1 de solo. Apesar da B. juncea ter apresentado um resultado de FT inferior às restantes, foi a única planta com valores crescentes de FT com o aumento da contaminação de Cd. O stress oxidativo nas plantas desenvolvidas foi avaliado pela peroxidação lipídica e pelas actividades da catalase (CAT), ascorbato peroxidase (APX), guaiacol peroxidase (GPX) e superóxido dismutase (SOO), quer na raiz quer na parte aérea. Foi observado um aumento significativo (versus controlo) na peroxidação lipídica e actividade enzimática da CATe APX na parte aérea da B. juncea, N. tabacum e S. nigrum para os níveis de contaminação mais elevados, 15 e/ou 35 mg Cd kg-1 A B. juncea apresentou maior sensibilidade na resposta da GPX, para todas as concentrações de Cd no solo. A peroxidação lipídica e a actividade da CAT foram superiores na parte aérea em relação à raiz para todas as plantas em todas as contaminações de Cd presentes no solo. A actividade da SOO não apresentou respostas consistentes para nenhuma das plantas. ABSTRACT: Remediation of sites contaminated with heavy metals using hyper accumulators seems a promising alternative to engineering approaches. ln this work, we compared cadmium (Cd) accumulation and tolerance (based on responses to oxidative stress) in three different species, Brassica juncea (L) Czem., Nicotiana tabacum L. and Solanum nigrum L., described in the literature as very tolerant or even as hyper accumulators. The plants were grown in soil spiked with different Cd concentrations (O- 35 mg kg- 1) over a period of 90 days. The translocation factor (TF), used to measure the effectiveness of translocating Cd from roots to shoots, depended greatly on the species. N. tabacum was the plant which exhibited the highest TF values. lt was the only plant under study that fulfilled the conditions of a hyper accumulator for all levels of soil contamination. On the other hand, S. nigrum presented the highest Cd concentration in plant tissues, with TF > 1 in the presence of 5 mg Cd kg-1 of soil. Although B. juncea had presented the lowest TF and Cd concentrations, it was the only plant with TF values increasing with the level of cadmium. Oxidative stress in plants was evaluated by lipid peroxidation and activities of catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX), guaiacol peroxidase (GPX) and superoxide dismutase (SOO), both in roots and shoots. A significant enhancement (versus control) on lipid peroxidation and enzymatic activity of CAT and APX in shoots of B. juncea, N. tabacum and S. nigrum was observed for the highest levels of Cd in soil, 15 and/or 35 mg Cd kg-1. B. juncea presented the most sensitive response of GPX, for all levels of Cd in soil. Lipid peroxidation and CAT activity were greater in shoots than in roots for all plants and soil Cd concentrations. SOO activity did not present consistent trends for any plant.