Influence of environmental conditions on the chemical composition of the cuticle of Quercus suber L. leaf
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| Publication Date: | 2023 |
| Language: | eng |
| Source: | Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) |
| Download full: | http://hdl.handle.net/10400.5/31074 |
Summary: | Doutoramento em Engenharia Florestal e dos Recursos Naturais. Universidade de Lisboa, Instituto Superior de Agronomia |
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Influence of environmental conditions on the chemical composition of the cuticle of Quercus suber L. leafQuercus suberleavescuticular waxescutinchemical compositionfolhasceras cuticularescutinacomposição químicaDoutoramento em Engenharia Florestal e dos Recursos Naturais. Universidade de Lisboa, Instituto Superior de Agronomiasuber is a species well adapted to the environmental and climatic conditions prevailing in the Mediterranean area, with sclerophylly leaves covered by the cuticle that acts as a protective barrier to the environment. The composition of the cuticle regarding cutin and cuticular waxes can be decisive for the species performance, namely its ability to adapt to environmental conditions. This study aims to deepen the knowledge of the characteristics of Q. suber leaves, mainly regarding the quantity and chemical composition of cuticular waxes and cutin, using samples from cork oaks growing in the same location in Portugal but with different seed geographical origins. The seasonal variation of cuticular waxes and cutin throughout the leaf life cycle was studied and the experimental methodology to extract and study cutin and cuticular waxes was analysed. Cork oak leaves after full expansion in summer have on average an area of 4.6-6.8 cm2 with a specific leaf area (SLA) of 55.6-67.8 cm2 g-1, a substantial cuticular wax coverage of 189.4 μg cm-2, composed predominantly of triterpenes and aliphatic compounds, and a cutin coverage of 518 μg cm-2, essentially composed of long-chain aliphatic ω-hydroxy fatty acids and fatty acids. No between provenances differences were found in cuticular wax and cutin content and composition. The cork oak leaf cuticle has seasonal dynamics. The cuticular wax coverage increased from the newly expanded leaves to a maximum in the fully expanded leaves (115.7 μg cm-2, in spring; 235.6 μg cm-2, after summer). The cutin composition varied along the leaf development cycle with a significant decrease of aromatics (e.g. 24.2% in May and 8.5% in March) and an increase in -hydroxyacids (45.8% in May, 50.8% in December). The extent and selectivity of the cuticular wax solubilization depended on the solvent and the extraction duration and solvents with low polarity such as n-hexane or dichloromethane are the most suitable for cuticular lipids extraction. Cutin depolymerization by methanolysis required 3% NaOMe catalyst concentration for complete ester bond cleavage and monomer solubilization.O sobreiro, Quercus suber L., é uma espécie bem-adaptada às condições ambientais e climáticas da região mediterrânica, com folhas esclerófilas cobertas por uma membrana cuticular que atua como barreira protetora em relação ao ambiente. A composição da membrana cuticular da folha em termos de cutina e ceras cuticulares é decisiva para a capacidade de adaptação da espécie ao ambiente. Este estudo pretendeu obter conhecimento sobre as características específicas das folhas de Q. suber principalmente ao nível de quantidade e composição química das ceras cuticulares e da cutina, analisadas em sobreiros que se desenvolveram no mesmo local, mas com diferentes proveniências das respetivas sementes. A variação sazonal da quantidade e composição das ceras cuticulares e da cutina foi analisada ao longo do ciclo de vida da folha. Também se testaram metodologias experimentais para a extração e caracterização da composição da cutina e das ceras cuticulares. As folhas adultas de sobreiro, após expansão completa no verão, apresentaram uma área foliar entre 4.6-6.8 cm2 e uma área foliar específica (SLA) entre 55.6-67.8 cm2 g-1. A deposição das ceras na superfície das folhas foi, em média, de 189.4 μg cm-2, consistindo essencialmente por compostos triterpénicos e alifáticos. A cutina representou 518.0 μg cm-2 na folha, composta essencialmente por ω-hidroxiácidos de cadeia longa e ácidos gordos. Não foram encontradas diferenças entre as folhas das árvores de diferentes proveniências no diz respeito ao conteúdo e composição química das ceras cuticulares e da cutina. A membrana cuticular da folha do sobreiro apresentou uma dinâmica sazonal. A concentração das ceras cuticulares aumenta das folhas recentemente expandidas para um máximo nas folhas totalmente expandidas (115.7 μg cm-2 na primavera, 235.6 μg cm-2 depois do verão). A composição da cutina variou ao longo do ciclo de desenvolvimento das folhas, com diminuição significativa de compostos aromáticos (por exemplo, 24% em maio, 9% em março) e aumento de ω-hidroxiácidos (46% em maio, 51% em dezembro). A solubilização das ceras cuticulares dependeu das características do solvente e do tempo de extração, sendo os solventes com baixa polaridade, como n-hexano ou diclorometano, os mais indicados para a extração dos lípidos cuticulares. A despolimerização completa e solubilização dos monómeros da cutina por metanólise requereu uma concentração de 3% de metóxido de sódio (NaOMe). A solubilização das ceras cuticulares dependeu das características do solvente e do tempo de extração, sendo os solventes com baixa polaridade, como n-hexano ou diclorometano, os mais indicados para a extração dos lípidos cuticulares. A despolimerização completa e solubilização dos monómeros da cutina por metanólise requereu uma concentração de 3% de metóxido de sódio (NaOMe).Instituto Superior de Agronomia, Universidade de LisboaPereira, Helena Margarida NunesMiranda, Isabel Maria Silva Sanches deGominho, JorgeRepositório da Universidade de LisboaSimões, Rita Fabiana Silva2024-05-20T13:03:54Z2023-12-042023-12-04T00:00:00Zdoctoral thesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.5/31074TID:101744692engSimões, R.F.S. Influence of environmental conditions on the chemical composition of the cuticle of Quercus suber L. leaf. Lisboa: ISA-Universidade de Lisboa, 2023. Tese de Doutoramentoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2025-03-17T16:10:22Zoai:repositorio.ulisboa.pt:10400.5/31074Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-29T04:04:51.493421Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse |
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