Análise fisiológica e molecular em Rhizophora mangle: respostas ao estresse salino em condições de campo

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dc.contributor.advisor1Tognella, Monica Maria Pereira
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-1521-8251
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4839030389862403
dc.contributor.authorLopes, Dielle Meire de Santana
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-9951-0179
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0827304116253480
dc.contributor.referee1Gontijo, Andreia Barcelos Passos Lima
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2762003128008528
dc.contributor.referee2Barroso, Gilberto Fonseca
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-4886-4890
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/8505958970169325
dc.contributor.referee3Soares, Mario Luiz Gomes
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-6940-7672
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/1911051645505980
dc.contributor.referee4Cavalcanti, Viviane Fernandez
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0001-9071-758X
dc.date.accessioned2024-05-29T22:11:02Z
dc.date.available2024-05-29T22:11:02Z
dc.date.issued2019-09-24
dc.description.abstractThe mangrove ecosystem is highly productive, however, it is constantly subject to environmental stressors, which include salinity and elevated temperatures. The aim of the present study was to investigate the physiological and molecular bases of salt tolerance in Rhizophora mangle using the techniques of chlorophyll a fluorescence analysis, gas exchange, chlorophyll a index and gene expression by qRT-PCR. The study was carried out in two mangrove forests in the São Mateus River Estuary, in the HS area of higher salinity and in the LS area of lower salinity. Mangrove forest in the LS area is in a recolonization stage, a process evaluated as natural, with replacement of mature plants by recent stages of development. The HS area was characterized as having a higher degree of structural development and dominated by mature R. mangle individuals. The salinity values showed differences between the areas in all samplings being always higher in HS. The rate of assimilation of CO2 (A), stomatal conductance (gs), leaf transpiration (E), intrinsic efficiency of water use (A/gs) and chlorophyll a, L-band, IP-phase, and performance index (PITOTAL) were in the higher values in LS area. The instantaneous water use efficiency (A/ E), initial fluorescence (F0), maximum fluorescence (Fm), and J-step were higher in HS. Photosynthetic maintenance under conditions of high salinity was supported by improved activity of photosystem II (PSII), including the increase of active reaction centers (RCs) and oxygen evolution complexes (CEOs). The psbA (D1 protein of the RC) and PSBO2 (subunit of the OEC) genes were up-regulated under high salinity, which may be related to an increased efficiency to repair injuries in the RC and OEC through synthesis of new subunits, improving the PSII activity. In addition, the expression of other five genes involved in ATP synthesis, RubisCO activation, ROS scavenging, GABA synthesis and vacuolar Na+ sequestration were up-regulated under high salinity. Plants of R. mangle present mechanisms that tolerate salinity increase, and this is evaluated by the responses of the plants of the HS area where they exhibited a greater number of active RCs, greater photochemical activity, as well as, better energy connectivity between the antennas and the RCs of the PSII and better efficiency in electron transfer between the CEO and the accepting side of PSII. However, higher values of PITOTAL and IP phase in LS plants indicate a better efficiency of the reduction of PSI final acceptors, which suggests higher PSI activity. The saline variation along the samplings in the LS area tends to influence the transport of electrons in plants of R. mangle and consequently, to damage the structural development of the adult forest. Thus, our data shed light on the salt tolerance mechanism and provide specific genes regulated by salt in R. mangle under field conditions
dc.description.resumoO ecossistema manguezal é altamente produtivo, contudo, está constantemente sujeito à tensores ambientais, que incluem salinidade e temperaturas elevadas. O presente estudo teve como objetivo investigar as bases fisiológicas e moleculares da tolerância ao sal em Rhizophora mangle a partir das técnicas de análise da fluorescência da clorofila a, trocas gasosas, índice de clorofila a e expressão gênica por qRT-PCR. O estudo foi realizado em duas florestas de manguezal no Estuário do Rio São Mateus, a área HS de maior salinidade e a área LS de menor salinidade. As amostragens foram conduzidas em abril e setembro de 2016 e março e setembro de 2017. A floresta de manguezal na área LS apresenta-se em estágio de recolonização, processo avaliado como natural havendo substituição de plantas maduras por estágios recentes de desenvolvimento. A área HS foi caracterizada como apresentando maior grau de desenvolvimento estrutural e dominada por indivíduos maduros de R. mangle. Os valores da salinidade apresentaram diferenças entre as áreas em todas as amostragens sendo sempre maiores em HS. A taxa de assimilação de CO2 (A), condutância estomática (gs), transpiração foliar (E), eficiência intrínseca do uso da água (A/gs) e clorofila a, Banda L, fase IP e índice de desempenho (PITOTAL) foram maiores na área LS. A eficiência instantânea do uso da água (A/E), fluorescência inicial (F0), fluorescência máxima (Fm) e Ponto J foram maiores em HS. A manutenção fotossintética sob condições de alta salinidade foi sustentada por uma atividade melhorada do fotossistema II (FSII), incluindo o aumento dos centros de reação ativa (RCs) e complexos de evolução do oxigênio (CEOs). Os genes psbA (proteína D1 do RC) e PSBO2 (subunidade do OEC) foram positivamente regulados sob alta salinidade, o que pode estar relacionado ao aumento da eficiência no reparo de lesões no RC e COE por meio da síntese de novas subunidades, melhorando a atividade do FSII. Além disso, a expressão de outros cinco genes envolvidos na síntese de ATP, ativação de RubisCO, sequestro de espécies reativas de oxigênio (EROs), síntese de GABA e sequestro de Na+ vacuolar foram regulados positivamente sob alta salinidade. Plantas de R. mangle apresentam mecanismos que toleram o aumento da salinidade, e isto é avaliado pelas respostas das plantas da área HS onde exibiram maior número de RCs ativos, maior atividade fotoquímica, assim como, melhor conectividade energética entre as antenas e os RCs do FSII e melhor eficiência na transferência de elétrons entre o CEO e o lado aceptor do FSII. Contudo, maiores valores de PITOTAL e da fase IP nas plantas de LS indicam melhor eficiência da redução dos aceptores finais do FSI, que sugere maior atividade do FSI. A variação salina ao longo das amostragens em LS tende a influenciar o transporte de elétrons em plantas de R. mangle e, consequentemente, prejudicar o desenvolvido estrutural da floresta adulta. Assim, nossos dados lançam luz sobre o mecanismo de tolerância ao sal e indicam atividade de genes específicos regulados pelo sal em R. mangle sob condições de campo
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/13365
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Oceanografia Ambiental
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Humanas e Naturais
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Oceanografia Ambiental
dc.rightsopen access
dc.subjectRhizophora mangle
dc.subjectFluorescência da clorofila a
dc.subjectTrocas gasosas
dc.subjectPigmentos foliares
dc.subjectExpressão gênica
dc.subjectChlorophyll a fluorescence
dc.subjectGas exchange
dc.subjectLeaf pigments
dc.subjectGene expression
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqCiências Ambientais
dc.titleAnálise fisiológica e molecular em Rhizophora mangle: respostas ao estresse salino em condições de campo
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typedoctoralThesis
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