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Título: Características anatômicas e bioquímicas para reconhecimento dos tipos fotossintéticos de poáceas da subtribo arthropogoninae
Título(s) alternativo(s): Anatomical and biochemical characteristics to recognize the photosynthetic types in grasses of subtribe arthropogoninae
Autor : Mendonça, Ane Marcela das Chagas
Lattes: http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4450418U1
Primeiro orientador: Barbosa, João Paulo Rodrigues Alves Delfino
Primeiro coorientador: Sage, Rowan F.
Primeiro membro da banca: Ribeiro , Rafael Vasconcelos
Segundo membro da banca: Marchiori, Paulo Eduardo Ribeiro
Terceiro membro da banca: Lira, Jean Marcel Sousa
Quarto membro da banca: Pereira, Fabricio José
Palavras-chave: Gramíneas
Arthropogoninae
Clado Homolepis/Mesosetum
Células da bainha do feixe vascular
Evolução C4
C4 evolution
Grasses
Homolepis/Mesosetum clade
Bundle sheath cells
Data da publicação: 22-Mai-2017
Agência(s) de fomento: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Referência: MENDONÇA, A. M. das C. Características anatômicas e bioquímicas para reconhecimento dos tipos fotossintéticos de poáceas da subtribo arthropogoninae. 2017. 149 p. Tese (Doutorado em Agronomia/Fisiologia Vegetal)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2017.
Resumo: A via C4 surgiu em resposta ao declínio de CO2 atmosférico durante o Oligoceno. Por estar dividida em dois compartimentos, a célula do mesofilo (M) e da bainha do feixe vascular (BFV), esse tipo fotossintético diminui as altas taxas fotorrespiratórias da via ancestral C3, concentrando CO2 no sítio da Rubisco. Condições paleoclimáticas como, aumento da aridez e de queimadas permitiu a expansão de biomas de plantas que utilizam essa via. Atualmente, plantas C4 ocupam áreas tropicais e subtropicais, sendo todas as gramíneas C4 classificadas no clado PACMAD. Frente a condições de aquecimento global, culturas C3, como o arroz, reduzem o rendimento fotossintético, sendo a inserção da via C4 uma alternativa para aumento de produção. O agrupamento de origens C4 na subtribo Arthropogoninae/ clado Homolepis/Mesosetum (clado PACMAD) faz desse grupo importante para o estudo das intermediárias C3 proto-Kranz, C2 e C4-like. Objetivou-se avaliar características chave entre as vias C3 e C4 para espécies da subtribo Arthropogoninae. Realizou-se o levantamento das espécies da subtribo já coletadas no Brasil, para determinação da distribuição ambiental em relação à altitude, temperatura, fogo e seca. Com fragmentos foliares herborizados determinou-se a composição isotópica de carbono (δ 13 C) e a anatomia foliar. Rizomas foram coletados e cultivados para análises anatômicas, ultraestruturais, de imunomarcação enzimática e de trocas gasosas. Os dados foram analisados pela ANOVA, sendo comparados pelo teste de Tukey (P<0,05). Gêneros “não C4” e C4 apresentaram sobreposição em relação à distribuição ambiental, porém plantas C4 estão mais relacionadas a latitudes baixas, altas temperaturas e maior risco de seca. Em relação ao δ 13 C, os dados estabeleceram um padrão entre “não C4” e C4, podendo indicar presença de intermediárias. Num gradiente C3, intermediárias e C4 houve diminuição da distância entre feixes vasculares e de número de células. Nas células M a maior quantidade de organelas foi registrada para as espécies C3, enquanto nas células BFV o maior número de cloroplastos na C4. A presença de GDC nas mitocôndrias de ambos os tipos celulares em H. isocalycia permite classificá-la como C3 proto-Kranz. Já a H. aturensis é uma C2, uma vez que a GDC é restrita à célula BFV. Essas características promovem redução nos valores de ponto de compensação de CO 2 quando comparadas à C3 H. glutinosa. Dessa forma os dados mostraram que as espécies C3 e intermediárias da subtribo Arthropogoninae apresentam características que podem ser consideradas préadaptações para o surgimento C4. A presença de diferentes tipos intermediários e a relação filogenética como um gênero C4 faz do clado Homolepis/Mesosetum um modelo emergente para estudos de evolução da via C4 em poáceas.
Abstract: C4 pathway arose as a response to Oligocene CO2 decline. It is divided between two compartments, mesophyll (M) and bundle sheath (BS) cell, being able to reduce the high C3 photorespiratory rate, concentrating CO 2 around the Rubisco site. Paleoclimatic conditions as increasing of aridity and fire allowed the expansion of C4 biomes. Currently, C4 grasses are classified in the PACMAD clade and occupy tropical and subtropical areas, with high temperatures. In warm climate conditions, C3 crops, as rice, reduce the photosynthetic yield, being the C4 engineering an alternative to increase production. The C4 origins clustered in the subtribe Arthropogoninae / Homolepis/ Mesosetum clade (PACMAD clade) make this group important for studies using intermediate species as C3 proto-Kranz, C2, and e C4-like. The aim was evaluate key features of C3, intermediate, and C4 pathways in species of Arthropogoninae. Occurrence data were taken for species already collected in Brazil, to determine the environmental distribution related to altitude, temperature, fire, and drought. Carbon isotope composition and leaf anatomy were obtained from herbarium material. Also, leaf anatomy, ultrastructure, immunolocalization, and gas exchange were assessed from grown plants. Data were compared by one-way analysis of variance (ANOVA) and Tukey’s test (P<0,05). C4 and “non C4” genus showed overlapped environmental distribution, although C4 distribution is more related to low latitudes, high temperatures, and higher drought risk areas. The δ 13 C data were able to establish a pattern between “non C4” and C4, besides indicating the presence of intermediate species. The distance between veins and the number of mesophyll cells were reduced in a C3, intermediate, and C4 gradient. In the M cells, the C3 species showed the higher number of organelles, while in the BS cells the higher number of chloroplast was observed in the C4 species. The presence of GDC in the mitochondria of both cell compartments allowed classifying H. isocalycia as C3 proto-Kranz. In contrast H. aturensis is a C2, since the GDC is almost restricted located in the BS mitochondria. Those features promote a reduction in CO2 compensation point when compared to C3 H. glutinosa. In conclusion, C3 and intermediate species of Arthropogoninae may have preadaptations to enable the C4 evolution. The Homolepis/Mesosetum clade has different intermediate types and does not lack phylogenetic relation with a C4 genus, being an emergent model for C4 studies in grasses.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/13039
Publicador: Universidade Federal de Lavras
Idioma: por
Aparece nas coleções:DBI - Agronomia/Fisiologia Vegetal - Doutorado (Teses)



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