tese

Sinais oxidativos e do desenvolvimento regulam o endociclo para diferenciação tecidual e promoção de crescimento vegetativo em pitaya vermelha (Hylocereus costaricensis F.A.C.Weber)

Carregando...
Imagem de Miniatura

Notas

Orientadores

Editores

Coorientadores

Título da Revista

ISSN da Revista

Título de Volume

Editor

Universidade Federal de Lavras

Faculdade, Instituto ou Escola

Departamento

Departamento de Biologia

Programa de Pós-Graduação

Programa de Pós-graduação em Agronomia/Fisiologia Vegetal

Agência de fomento

Tipo de impacto

Áreas Temáticas da Extenção

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

Dados abertos

Resumo

As pitayas (Hylocereus ssp.) deixaram de ser consideradas plantas de fundo de quintal e passaram a ocupar um importante nicho comercial dentro do mercado de frutos exóticos. Essas Cactaceae apresentam alta taxa de crescimento vegetativo mesmo em condições ambientais adversas. Isso pode estar relacionado aos ciclos de endoreduplicação (endociclos) e ao controle do ciclo celular. A endoreduplicação é uma variação do ciclo celular no qual o genoma é duplicado e a fase de mitose é seletivamente abortada. Este estudo teve como objetivo avaliar o papel do endociclo da pitaya vermelha (Hylocereus costaricensis F.A.C.Weber) na diferenciação tecidual, regulação do crescimento vegetativo e sua relação com os estímulos oxidativos. No primeiro capítulo intitulado “Estímulos oxidativos em sementes induzem a endoreduplicação em plântulas de pitaya vermelha (Hylocereus costaricensis F.A.C.Weber)” elencamos evidências de que a criopreservação de sementes em nitrogênio líquido (NL) por 30 e 60 dias induziu aumentos dos níveis de peróxido de hidrogênio (H2O2) e atividades de enzimas antioxidantes (CAT, SOD e APX). A sinalização oxidativa, possivelmente, desencadeou estímulos para promoção da endoreduplicação, aumentando a proporção de núcleos octaploides nas plantas. A criopreservação de sementes por 60 dias também permitiu incrementos de mais de 130% na biomassa das plântulas, e isso possivelmente está relacionado aos aumentos dos níveis de ploidia decorrentes da endoreduplicação. Foi demonstrado também que a criopreservação de sementes com soluções crioprotetoras (PVS2) aumenta a eficiência do metabolismo antioxidante em eliminar H2O2, reprimindo a sinalização oxidativa e, consequentemente, a endoreduplicação, mantendo os níveis de ploidia e padrões de crescimento estáveis. No segundo capítulo: “O papel do endociclo em pitaya (Hylocereus costaricensis F.A.C.Weber): estímulos oxidativos, diferenciação tecidual e crescimento vegetativo” comparamos a variação dos níveis de ploidia, via endoreduplicação, numa perspectiva espaço-temporal nos tecidos ao longo do desenvolvimento vegetal de plântulas provenientes de sementes não criopreservadas (controle) e criopreservadas em nitrogênio líquido (NL) por 60 dias. A criopreservação de sementes resultou em plântulas com maiores incrementos de massas seca e fresca aos 120 dias de cultivo no sistema semi-hidropônico, quando comparadas ao tratamento controle. A endoreduplicação induzida por estímulos oxidativos nas sementes (60 dias de criopreservação) possivelmente explica esse comportamento vegetativo. Contudo, ao longo do desenvolvimento (240 dias), as sucessivas duplicações do genoma permitiram a equiparação dos níveis de ploidia de plântulas oriundas de sementes criopreservadas e não criopreservadas. O endociclo foi essencial para a diferenciação dos tecidos ao longo do desenvolvimento das plantas e os diferentes níveis de ploidia entre os tecidos estão diretamente relacionados às especificações das funções celulares. Hipotetizamos uma relação entre o aumento dos níveis de ploidia, via endociclo, com incrementos de biomassa vegetal durante as fases juvenis (crescimento vegetativo). Contudo, ao atingir a fase adulta reprodutiva foi observado redução dos níveis de ploidia dos tecidos constituintes dos cladódios, e isso, a princípio, estaria relacionado com as reduções do crescimento vegetativo. Esses resultados sugerem que o endociclo em H. costaricensis seja um processo altamente dinâmico e responsivo a estímulos oxidativos, além de modular os níveis de ploidia para diferenciação tecidual e crescimento das plantas.

Abstract

The pitayas (Hylocereus ssp.) are no longer considered backyard plants and started to occupy an important commercial niche within the exotic fruit market. These Cactaceae have a high rate of vegetative growth even under adverse environmental conditions. This may be related to endoreduplication cycles (endocycles) and cell cycle control. Endoreduplication is a variation of the cell cycle, in which the genome is duplicated, and the mitosis phase is selectively aborted. This study aimed to evaluate the role of the red pitaya (Hylocereus costaricensis F.A.C.Weber) endocycle in tissue differentiation, regulation of vegetative growth, and its relationship with oxidative stimuli. In the first chapter entitled “Oxidative stimuli in seeds induce endoreduplication in seedlings of red pitaya (Hylocereus costaricensis F.A.C.Weber)” we list evidence that seeds cryopreservation in liquid nitrogen (LN) for 30 and 60 days induced increases in hydrogen peroxide (H2O2) levels and activity of antioxidant enzymes (CAT, SOD, and APX). Oxidative signaling possibly triggered stimuli to promote endoreduplication by increasing the proportion of octaploid nuclei in plants. Seed cryopreservation for 60 days also allowed increases over 130% in seedling biomass, and this is possibly related to increment in ploidy levels resulting from endoreduplication. It was also shown that cryopreservation of seeds with cryoprotective solutions (PVS2) increases the efficiency of antioxidant metabolism in eliminating H2O2, repressing oxidative signaling, and consequently endoreduplication, maintaining ploidy levels and stable growth patterns. In the second chapter: "The role of the endocycle in pitaya (Hylocereus costaricensis F.A.C. Weber): oxidative stimuli, tissue differentiation and vegetative growth" we compared the variation in ploidy levels, via endoreduplication, in a space-time perspective in tissues throughout the plant development of seedlings from seeds noncryopreserved (control) and cryopreserved in liquid nitrogen (LN) for 60 days. The cryopreservation of seeds resulted in seedlings with greater increments of dry and fresh mass at 120 days of cultivation in the semi-hydroponic system when compared to the control treatment. The endoreduplication induced by oxidative stimuli in the seeds (60 days of cryopreservation) possibly explains this vegetative behavior. However, over the course of development (240 days), the successive duplications of the genome allowed the matching of ploidy levels of seedlings from cryopreserved and non-cryopreserved seeds. The endocycle was essential for tissue differentiation throughout plant development, and the different levels of ploidy between tissues are directly related to the specifications of cell functions. We hypothesized a relationship between the increase in ploidy levels, via the endocycle, with increases in plant biomass during the juvenile stages (vegetative growth). However, upon reaching the reproductive adult stage, a reduction in the levels of ploidy of the tissues constituting the cladodes was observed, and this, in principle, would be related to the reductions in vegetative growth. These results suggest that the endocycle in H. costaricensis is a highly dynamic process, responsive to oxidative stimuli, in addition to modulating ploidy levels for tissue differentiation and plant growth.

Descrição

Área de concentração

Agência de desenvolvimento

Palavra chave

Marca

Objetivo

Procedência

Impacto da pesquisa

Resumen

ISBN

DOI

Citação

SANTANA, B. I. D. Sinais oxidativos e do desenvolvimento regulam o endociclo para diferenciação tecidual e promoção de crescimento vegetativo em pitaya vermelha (Hylocereus costaricensis F.A.C.Weber). 2022. 88 p. Tese (Doutorado em Agronomia/Fisiologia Vegetal) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.

Link externo

Avaliação

Revisão

Suplementado Por

Referenciado Por