Mecanismo de descarboxilação da fotossíntese C4 e discriminação isotópica para seleção de genótipos do complexo Saccharumspp. tolerantes à seca - Belloti, Mariana (2012)
Em cana-de-açúcar (Saccharum spp.), a deficiência hídrica é um dos estresses ambientais mais danosos, e a seleção de genótipos com maior adaptação aos ambientes com tendência ao déficit hídrico seria de grande valor para a expansão da cultura para áreas consideradas marginais. O objetivo dessa dissertação foi investigar o mecanismo de resposta a seca presente em duas cultivares de cana-de-açúcar contrastantes, avaliando características fisiológicas juntamente com a discriminação isotópica de carbono (\'delta\' 13C) e o \"escape\" do CO2 (\'phi\'). Além disso, o efeito da seca na fotossíntese C4 foi analisado a fim de investigar a rota enzimática envolvida no transporte de ácidos de quatro carbonos entre as células do mesofilo e as células da bainha. Para tanto foram utilizados os genótipos contrastantes para a resposta à deficiência hídrica \'IACSP94-2094\' (tolerante) e \'IACSP97-7065\' (suscetível), cultivados em casa de vegetação, os quais foram selecionados entre 10 genótipos avaliados em experimentos fisiológicos em campo. As análises de \'delta\' 13C e \'phi\' mostraram variações significativas entre os genótipos, sendo observados maiores valores de \'delta\' 13C e \'phi\' na cultivar \'IACSP94-2094\' durante a seca. Além disso, foram conduzidas análises de expressão gênica e atividade enzimática referente as três variações da via fotossintética C4,que diferiram quanto ao ácido de quatro carbonos transportado entre o mesofilo e as células da bainha e quanto a enzima de descarboxilação presente nas células da bainha, incluindo a enzima málica dependente de NADP (NADP:ME), enzima málica dependente de NAD (NAD:ME) ou fosfoenolpiruvato carboxiquinase (PCK). Admite-se que o mecanismo de transporte de compostos de quatro carbonos presente na cana-de-açúcar seja aquele referente à NADP:ME, entretanto,o maior acúmulo do número de transcritos e maior atividade enzimática para PCK observadas na cultivar considerada tolerante (\'IACSP94 2094\') quando sob estresse, indicam que a via de descarboxilação do tipo PCK aparentemente poderia ser ativada em condições de déficit hídrico. Por outro lado, a ausência da indução da via PCKna cultivar considerada sensível (\'IACSP97 7065\'), sugere que esse mecanismo alternativo de descarboxilação poderia estar relacionadoà tolerância à seca. Essa hipótese pode ser reforçada pelos maiores valores de \'phi\' na \'IACSP94 2094\' quando em déficit hídrico, uma vez que o \'phi\' em plantas que possuem o tipo PCK foi maior que os valores encontrados em plantas do tipo NADP:ME. Dessa forma,nossos dados sugerem que o mecanismo alternativo de descarboxilação dependente de PCK, é induzido pelo déficit hídrico, e poderia ser adotado para a seleção de genótipos tolerantes à seca