Regulação hormonal do crescimento Fisiologia Vegetal Avançada 2006

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<ul><li> Slide 1 </li> <li> Regulao hormonal do crescimento Fisiologia Vegetal Avanada 2006 </li> <li> Slide 2 </li> <li> FITOHORMNIOS O que so hormnios? A palavra hormnio vem do grego horman que significa excitar, no entanto tambm existem hormnios inibitrios Os hormnios so substncias qumicas naturais sintetizadas em pequena quantidade que regulam a atividade celular e influenciam os processos fisiolgicos. Podem tambm ser chamados de reguladores de crescimento Os hormnios vegetais X animais As plantas no tem glndulas endcrinas delimitadas, geralmente os hormnio so produzidos em todas as partes da planta, diferindo a taxa de sntese. Os hormnios vegetais podem agir nas proximidades do local de sntese, mas tambm h caso de ao a longa distncia. Nos dois casos, as clulas alvo tem receptores especficos para os hormnios. Os hormnios vegetais tem efeitos mais diversificados do que os animais. Concentrao fisiolgica- geralmente o local de maior concentrao o local de sntese. </li> <li> Slide 3 </li> <li> Efeitos gerais dos hormnios vegetais Diviso celular Expanso celular Diferenciao celular Processos que esto sob o controle direto dos hormnios Perda de folhas Direo do crescimento de caules e razes Dormncia de sementes Florao Taxa de diviso celular Alongamento celular Maturao de frutos </li> <li> Slide 4 </li> <li> O mecanismo geral de ao Um receptor reconhece o hormnio e inicia uma via de resposta intracelular. A mensagem passa para protenas intermedirias O clcio um mensageiro secundrio importante. Em vrios casos fatores de transcrio so ativado pela sinalizao, alterando a expresso gnica. A via de sinalizao tem a funo de amplificar a mensagem. Fonte: Taiz &amp; Zeiger </li> <li> Slide 5 </li> <li> Principais classes de hormnios vegetais AUXINA CITOCININAS GIBERELINA CIDO ABSCSICO ETILENO </li> <li> Slide 6 </li> <li> Possveis novas classes de hormnios vegetais Brassinosterides Estrutura esteroidal Funo provvel na expanso celular Jasmonatos Geralmente sintetizado aps o ataque de insetos Poliaminas Possivelmente exercem funo no ciclo celular e na morte celular programada </li> <li> Slide 7 </li> <li> Auxinas Induzem respostas de crescimento direcional os TROPISMOS Os tropismos foram estudados por Charles Darwin (1880) Foram os primeiros hormnios vegetais descobertos O transporte da auxina polar H transportadores especficos de auxinas (as protenas PIN) cido indolactico (AIA) Auxina mais importante </li> <li> Slide 8 </li> <li> Auxinas: tropismos FOTOTROPISMO Crescimento direcional influenciado pela luz A auxinas produzidas no pice so ativamente transportadas para o lado no iluminado As clulas desse lado alongam-se mais rapidamente do que no lado exposto luz Resultando numa curvatura GRAVITROPISMO Em razes na posio horizontal, a auxina se acumula na face encostada ao solo Nas razes, a alta concentrao de auxinas inibe o alongamento celular Como resultado, as clulas na face voltada para o ar alongam-se mais e a curvatura para baixo </li> <li> Slide 9 </li> <li> Auxina: transporte polar Influxo passivo(?) por diferena de pH Efluxo baspeto mediado por um transportador de membrana. Existe ainda o transporte no polar pelo floema Localizao do transportador por fluorescncia </li> <li> Slide 10 </li> <li> Auxinas: mecanismo de ao no crescimento A auxina ativa bombas de prtons que acidificam a parede celular Em pH cido, atuam enzimas que afrouxam as fibras da parede celular A clula absorve gua e se expande Teoria do crescimento cido da parede </li> <li> Slide 11 </li> <li> Orientao do crescimento Orientao aleatria das microfibrilas de celulose Orientao transversal das microfibrilas Expanso isodiamtrica Expanso polarizada A auxina promove principalmente a expanso polarizada </li> <li> Slide 12 </li> <li> Auxinas: dominncia apical No caule decapitado, a gema dominante removida e as laterais podem brotar Se aps a decapitao for adicionado AIA no lugar da gema apical, a dominncia se mantm e as gemas laterais no brotam </li> <li> Slide 13 </li> <li> Auxinas: biossntese e catabolismo Precursor biolgico: triptofano Local de sntese: Gemas apicais e folhas jovens Catabolismo por: conjugao (pool de reserva) e oxidao </li> <li> Slide 14 </li> <li> Auxina: outros papis fisiolgicos Induz formao de razes laterais e adventcias Baixa concentrao de AIA nas folhas velhas favorece a absciso foliar induzida pelo etileno Regula o desenvolvimento de gema floral (Arabidopsis) Induz a diferenciao vascular em balano com a concentrao de giberelinas. AIA &gt; GA forma-se xilema AIA &lt; GA forma-se floema </li> <li> Slide 15 </li> <li> Auxinas sintticas cido 2-4 Diclorofenoxi actico (2-4 D) um herbicida seletivo que mata dicotiledneas (folha larga) 2-4 D cido naftaleno actico usado como enraizador e </li> <li> Slide 16 </li> <li> Auxinas: Usos na agricultura Propagao assexuada de plantas como enrraizador de estacas Induo de flores femininas Induo de partenocarpia (frutos sem sementes) Promove florao em abacaxi Controle de plantas invasoras, como desfolhante frutos sem sementes </li> <li> Slide 17 </li> <li> Giberelinas As giberelinas so diterpenos com 4 anis Principal efeito: alongamento celular </li> <li> Slide 18 </li> <li> Giberelinas Foram descobertas a partir de uma doena fngica que causava o tombamento em arrozais O fungo Gibberella fujikuroi produz grande quantidade de gibelerlinas como metablito secundrio e causa o alongamento excessivo das plantas de arroz O compost foi isolado em 1926 pelo pesquisador japons E. Korozawa. No Ocidente, compostos similares fram identificados a partir da dcada de 50. Grande nmero de giberelinas (+ de 136) j foram identificadas em plantas, fungos e bactrias. So numeradas de acordo com a ordem da descoberta. O cido giberlico foi a promeira a ser estruturalmente caracterizada Plantas deficientes em giberelinas apresentam fentipo ano. Aplicao exgena restaura crescimento So amplamente distribudas em angiospermas, gimnospermas e samambaias </li> <li> Slide 19 </li> <li> Giberelinas: funes biolgicas Funo principal: alongamento do caule, tanto por alongamento celular como por diviso celular Promovem a germinao de sementes que necessitam de estratificao pelo frio ou exposio luz para quebra a dormncia fisiolgica de sementes Induzem a expresso gnica de alfa-amilase em sementes em germinao para mobilizao de reservas Tem efeitos antagnicos ao cido abscsico Induzem florescimento de plantas bianuais, mas podem inibir o florescimento de espcies arbreas, favorecendo o crescimento vegetativo Induzem crescimento dos tecidos do fruto, tendo como fonte de GAs, as sementes em desenvolvimento. Retardam a senescncia em folhas e frutos Induzem formao de flores masculinas em espcies diicas Ao em colaborao com as auxinas para o crescimento vegetal </li> <li> Slide 20 </li> <li> Giberelinas: biossntese Precursor biolgico: ent-caureno (20 carbonos) Rota de sntese: via dos terpenos Local de sntese: razes em crescimento, sementes em desenvolvimento Provvel via de transporte: xilema e floema A biossntese modulada em resposta a sinais ambientais </li> <li> Slide 21 </li> <li> Giberelinas: usos na agricultura Produo de frutos sem sementes (partenocarpia) Induo de florao fora de poca em espcies ornamentais que dependem da durao do dia para florescer Aumento do tamanho das flores Uniformizao da germinao de espcies com sementes dormentes Produo de malte para cervejaria, devido induo da atividade de amilase Antagonista das giberelinas: Inibem o alongamento celular, aumentando a estabilidade de plantas herbceas Do aspecto de arbusto a plantas ornamentais Exemplos: Clorocolina clorada (CCC), paclobutrazol e AMO1618 </li> <li> Slide 22 </li> <li> Citocininas So derivadas da adenina. Principal efeito biolgico: Promover diviso celular Foram descobertas a partir de DNA envelhecido Local de sntese: razes e sementes Transporte: via xilema </li> <li> Slide 23 </li> <li> Citocininas: efeitos biolgicos Induo de calognese em meio de cultura em combinao com auxinas Induo da germinao em algumas sementes fotoblsticas positivas no escuro Inibio do alongamento do caule, mas induo do crescimento lateral Estmulo ao crescimento de gemas laterais (ramificao) Regulao da expano foliar Retardamento da senescncia foliar Inibio do alongamento da raiz Estmulo da sntese de clorofila </li> <li> Slide 24 </li> <li> Citocininas: anlogos sintticos </li> <li> Slide 25 </li> <li> Citocininas: uso na agricultura Usadas por floristas para manter as flores por mais tempo Aumentar longevidade de frutos e hortalias Raleamento de macieiras com benziladenina para obteno de frutos de melhor qualidade em alguns cultivares Uso em cultura de tecidos AIA CinetinaCinetina Induo de calognese </li> <li> Slide 26 </li> <li> cido abscsico (ABA) </li> <li> Slide 27 </li> <li> Dormncia de gemas e sementes; Inibir viviparidade Fechamento estomtico; Inibio do alongamento da raiz principal e formao de razes laterais; Maturao de frutos; Morte celular programada; Senescncia; Sntese de protenas de reserva em sementes; Tolerncia a stresses diversos (salinidade, frio,...); Tolerncia a dessecao; Tuberizao, etc... ABA: Funes biolgicas Mutante deficiente em ABA, apresenta germinao precoce </li> <li> Slide 28 </li> <li> Biossntese do ABA ABA Via direta Rota do mevalonato (fungos) DMAPP= dimetilalil pirofosfato IPP= isopentenil pirofosfato FPP= farnesil pirofosfato GPP= geranil pirofosfato GGPP= geranilgeranil pirofosfato Giberelinas Via indireta Rota do DOXP (plantas) </li> <li> Slide 29 </li> <li> Anlogos do ABA ABA metileno ABA acetileno Adio de um grupo metil ao carbono 8 dificulta catabolismo. www.abscisicacid.com Anlogos permanecem ativos por mais tempo. </li> <li> Slide 30 </li> <li> Anlogos do ABA: uso na agricultura Aplicao de anlogos pode aumentar a resistncia ao stress hdrico. (www.abscisicacid.com) abbora confera Controle sob stress hdrico 10 dias aps o tratamento 10 -5 Molar Controle </li> <li> Slide 31 </li> <li> O etileno um gs temperatura ambiente inflamvel em altas concentraes Em 1934 foi identificado como um produto do metabolismo vegetal Tem diversos efeitos biolgicos ativo a concentraes muito baixas (1 ppm) Em altas concentraes pode ser danoso para as plantas um poluente importante em regies urbanas e industriais Peso molecular 28 </li> <li> Slide 32 </li> <li> Via de biossntese Descoberta em 1979 Ocorre no citoplasma Precursor (metionina) Intermedirio (ACC) Enzimas SAM sintetase ACC sintase ACC oxidase O passo final depende de oxignio A via autocataltica em frutos climatricos ACC sintase ACC oxidase SAM sintetase ATP PPi + Pi 1/2 O 2 CO 2 CO 2 + HCN CH 2CH 2 CH 2 2 HC CH 2CH 2 COO - </li> <li> Slide 33 </li> <li> Etileno: Efeitos fisiolgicos Maturao de frutos Acelerao da senescncia de rgos e absciso foliar Epinastia Tigmomorfognese (cicatrizao) Hipertrofias Exudao de resinas, ltex e gomas Promoo ou inibio de cultivos de calos in vitro Inibio da embriognese somtica Manuteno do gancho plumular Induo da formao de pelos radiculares e de razes adventcias Inibio do crescimento longitudinal Incremento do dimetro caulinar Quebra de dormncia de sementes e gemas em algumas espcies Alongamento do caule em plantas aquticas Epinastia Expresso da ACC oxidase no gancho plumular Fonte: Peck et al. 1998 </li> <li> Slide 34 </li> <li> Etileno: um anlogo sinttico O ethephon libera etileno quando em contato com tecidos vegetais. solvel em gua. ETHEPHON Nome comercial: Ethrel Nome qumico: cido 2 cloroetilfosfnico CH 2 CH 2 CH 2 = CH 2 </li> <li> Slide 35 </li> <li> Aplicaes do Ethephon na agricultura Usado para induzir a maturao uniforme de bananas e outros frutos climatricos Evitar virada em cereais Provocar absciso de rgos e frutos (raleamento) Estimular a germinao Induo e sincronizao da florao em Bromlias Incremento do fluxo de ltex, gomas e resinas Inibio da nodulao induzida por Rizhobium, da tuberizao e bulbificao Promoo da florao feminina em Cucurbitceas Desverdecimento de laranjas </li> <li> Slide 36 </li> <li> Inibidores da ao do etileno Nitrato de prata e tiosulfato de prata Alta concentrao de CO 2 Trans-cicloocteno 2,5 norbornadieno cis buteno 3 - MCP 3,3 - DMCP 1- MCP Uso dos inibidores: retardar a maturao de frutos </li> <li> Slide 37 </li> <li> 1-metilciclopropeno (1-MCP) Liga-se irreversivelmente ao receptor de etileno. o inibidor mais potente. Exerce inibio competitiva Age em baixas concentraes um gs, liberado a partir de uma formulao em p em contato com gua Deve ser aplicado em ambiente fechado Um produto comercial: Smartfresh uma alternativa para o uso de atmosfera controlada Substituto para diphenylamine (possivelmente mutagnico e teratognico) </li> </ul>