On the roles of organic acids transport and sucrose metabolism controlling stomatal movements

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Medeiros, David Barbosa
• Orientador(a): Araújo, Wagner Luiz
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Área do conhecimento CNPq: Fisiologia Vegetal
• Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/24698

A regulação dos movimentos estomáticos devido ao controle osmótico das células-guarda é um mecanismo bem caracterizado e associado com transporte de solutos e alterações no metabolismo dessas células. Potássio e cloreto são os principais íons inorgânicos, enquanto malato e sacarose são os principais osmólitos orgânicos envolvidos nos movimentos estomáticos. No entanto, apesar do aumento de informações referentes ao controle dos estômatos, ainda existem questões sem respostas sobre a regulação estomática. Assim, o entendimento do comportamento estomático representa um passo importante para aumentar a eficiência no uso da água em plantas. Muitos esforços vêm sendo feitos para caracterizar completamente os eventos que ocorrem durante os movimentos estomáticos. Dados experimentais sobre diferentes aspectos das células-guarda têm sido apresentados e o conhecimento do transcriptoma, proteoma e metaboloma dessas células aumentado consideravelmente. Nesta tese, inicialmente, apresenta-se uma revisão dos estudos utilizando tecnologias de ômicas e modelagem em células-guarda. Foi possível demonstrar que os estudos de modelagem atuais descrevem condutância estomática em termos de variáveis medidas de forma relativamente simples, não sendo usuais para a manipulação genética de modo geral. Portanto, acredita-se que uma abordagem de biologia de sistema combinada com modelagem e utilização de tecnologia de ômicas pode ser utilizada para elucidar os mecanismos subjacentes ao controle dos estômatos e predizer melhor fenótipos em condições de campo. Para compreender melhor as funções do transporte de ácidos orgânicos e do metabolismo de sacarose durante os movimentos estomáticos, três abordagens experimentais foram adotadas para: (i) caracterizar plantas perdendo um canal de ácidos orgânicos localizado na membrana plasmática de células-guarda (AtQUAC1); (ii) analisar os efeitos no comportamento estomático, capacidade fotossintética e metabolismo devido ao prejuízo no acúmulo de malato e fumarato em folhas de Arabidopsis; (iii) investigar os efeitos da sacarose na abertura estomática e o fluxo de carbono durante a abertura dos estômatos, usando ensaios de abertura estomática e de cinética de marcação isotópica. Brevemente, os resultados apresentados fornecem novas descobertas, primeiro, a ineficiência do fechamento estomático via repressão de AtQUAC1 resulta em maior crescimento e atividade fotossintética devido à aumentos nas condutâncias estomática e mesofílica. Segundo, prejuízos no acúmulo de malato e fumarato durante o ciclo diurno em mutantes attdt afeta o metabolismo mitocondrial, porém sem consequências para o movimento dos estômatos e fotossíntese. Terceiro, o efeito da sacarose na abertura dos estômatos é dose dependente e a mesma é degradada durante a abertura estomática induzida por luz. Coletivamente, os resultados demonstram a complexidade das interações células-guarda/mesofilo e destacam o papel do metabolismo do mesofilo como um fator importante controlando células-guarda. Essas observações são discutidas no contexto do conhecimento atual acerca do controle metabólico dos movimentos estomáticos, metabolismo central do carbono e performance vegetal.