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Título: Study of the photosynthetic responce to drought stress in AOX mutants of Arabidopsis thaliana
Autor: Coito, João Lucas Fidalgo Oliveira
Orientador: Silva, Jorge Miguel Luz Marques da
Matos, Ana Rita
Palavras-chave: Fisiologia animal
Fotossíntese
Biologia molecular
Expressão genética
Teses de mestrado
Issue Date: 2009
Resumo: Plant metabolism is modulated in a very dynamic way, being dependent on environmental factors. The integration between photosynthesis and respiration is a key-aspect of metabolic regulation. Photorespiration may play an important role on the integration of chloroplastidial and mitochondrial metabolism, as photorespiratory NADH might be oxidized in the respiratory chain by internal type II NAD(P)H dehydrogenases and alternative oxidase (AOX). This work aims to test the role of AOX in the mitochondrial redox potential dissipation that occurs during photosynthesis and photorespiration under water stress. The hypothesis is that AOX plays an important role and its lower activity will reflect itself in photosynthesis and photorespiration. For that, wild type (Col-0) Arabidopsis and AOX1a transgenic Arabidopsis (AS-AOX1a) were used. No morphological differences were found between the two lines of plants under control or stress conditions. However, higher Specific Leaf Area and stomatal conductance were observed in the transgenic plants under mild stress, whereas their water potential was lower. A more pronounced decrease in photorespiration with drought in AS-AOX1a plants was also detected, having reflected itself in the photorespiration / photosynthesis ratio, which was lower in these plants. The observed decrease in ETR and qP might indicate that the quinone pool had became more reduced in both lines of plants, but the curvilinear decrease on AS-AOX1a contrasts with the linear trend in Col-0, suggesting differences on the dynamics of stress sensing and response. A very highly significant increase of NPQ under stress was found on AS-AOX1a plants, in contrast with Col-0 plants, where the increase was much less sensible, suggesting an increase on the activity of alternative energy dissipating mechanisms on the former, which is in accordance with lower photorespiration rates. Lower amounts of GDC-P1 and UCP1 transcripts were detected in AS-AOX1a, which is also in agreement with the lower photorespiration rate in these plants. In contrast, the SHMT transcripts increased with drought stress in both plant lines and were higher in AS-AOX1a. All together the results suggest that the AS plants AS being impaired in the expression of AOX1a display alterations in the photorespiratory process.
A relação entre cloroplastos e mitocôndrias nas plantas é modulada de forma dinâmica, sendo dependente de factores ambientais. A integração entre fotossíntese e respiração é um aspecto-chave da regulação metabólica. A fotorrespiração pode desempenhar um papel central na integração do metabolismo cloroplastidial com o metabolismo mitocondrial, uma vez que o NADH fotorrespiratório poderá ser oxidado na cadeia respiratória pelas NAD(P)H desidrogenases internas tipo II e pela oxidase alternativa (AOX). Este trabalho visa testar o papel da AOX na dissipação do potencial redox que se forma na mitocôndria e que ocorre durante a fotossíntese sob stress hídrico. A hipótese é a de que a AOX desempenha um papel importante e a sua reduzida actividade irá reflectir-se tanto na fotossíntese como na fotorrespiração. Para tal, serão usadas Arabidopsis selvagens (Col-0) e Arabidopsis transgénicas AOX1a (AS-AOX1a). Não foram encontradas diferenças morfológicas entre as duas linhas de plantas em condições controle ou de stress. No entanto, foi detectada uma maior Área Foliar Específica e condutância estomática nas plantas transgénicas sob stress moderado, enquanto o seu potencial hídrico se revelou mais baixo. Foi ainda detectada uma diminuição mais acentuada da fotorrespiração com o deficit hídrico, em plantas AS-AOX1a, que se reflectiu na razão fotorrespiração / fotossíntese, que foi menor nessas plantas. Observou-se uma diminuição, em stress, de ETR e qP que pode sugerir que nas duas linhas de plantas o 'pool' de quinonas se tornou mais reduzido, mas a forma de variação curvilínea em AS-AOX1a e linear em Col-0 sugere diferenças na dinâmica de sinalização e resposta ao stress. O aumento muito significativo de NPQ, em stress, nas plantas AS-AOX1a, em contraste com o aumento pouco expressivo em Col-0, sugere que nas primeiras estão mais activos mecanismos alternativos de dissipação de energia, o que está de acordo com a suas menores taxas respiratórias. Também a menor expressão de GDC-P1 e UCP1 detectada nas plantas AS-AOX1a está de acordo com a sua menor taxa fotorrespiratória, ainda que a expressão de SHMT tenha aumentado nos dois genótipos em condições de stress e seja superior em AS-AOX1a. Em conjunto os resultados sugerem que as plantas AS-AOX1a ao serem limitadas na expressão de AOX1a apresentam alterações no processo fotorrespiratório. Em conjunto os resultados sugerem que as plantas AS-AOX1a ao serem limitadas na expressão de AOX1a apresentam alterações no processo fotorrespiratório.
Descrição: Tese de mestrado, Biologia (Biologia Celular e Biotecnologia), 2009, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
URI: http://catalogo.ul.pt/F/?func=item-global&doc_library=ULB01&type=03&doc_number=000573850
http://hdl.handle.net/10451/1508
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