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Brazilian Journal of Plant Physiology, Volume: 15, Número: 1, Publicado: 2003
  • Transdução de sinal, divisão celular, diferenciação e desenvolvimento: mecanismos unificadores para padrão de formação em plantas Minireviews

    Dornelas, Marcelo Carnier

    Resumo em Português:

    A elaboração da forma e função das plantas depende da habilidade de a célula vegetal dividir-se e diferenciar-se. As decisões tomadas por células individuais de entrar em divisão, manter a proliferação, tornarem-se quiescentes, expandir, diferenciar ou morrer, dependem da comunicação intercelular e da percepção de vários sinais. Esses podem incluir hormônios, nutrientes, luz, temperatura e/ou outros indicadores de posicionamento interno. Recentemente, têm sido alcançados progressos na compreensão do controle molecular da formação de padrões de desenvolvimento em plantas, especialmente na planta-modelo Arabidopsis thaliana. Adicionalmente, genes específicos têm sido identificados como necessários para a formação de padrões normais e para o controle das taxas de divisão e diferenciação. A clonagem de tais genes tem revelado a base molecular da formação de padrão em plantas e identificado os principais elementos nos sistemas de transdução em vegetais.

    Resumo em Inglês:

    The elaboration of plant form and function depends on the ability of a plant cell to divide and differentiate. The decisions of individual cells to enter the cell cycle, maintain proliferation competence, become quiescent, expand, differentiate, or die depend on cell-to-cell communication and on the perception of various signals. These signals can include hormones, nutrients, light, temperature, and internal positional and developmental cues. In recent years, progress has been made in understanding the molecular control of plant pattern formation, especially in the model plant Arabidopsis thaliana. Furthermore, specific genes have been found that are necessary for normal pattern formation and the control of the rates of cell division and differentiation. Cloning of these genes is revealing the molecular basis of plant pattern formation and the key players on plant signal transduction systems.
  • Catabolismo da lisina: fluxo, papel metabólico e regulação Minireviews

    Fornazier, Ricardo Francisco; Azevedo, Ricardo Antunes; Ferreira, Renato Rodrigues; Varisi, Vanderlei Aparecido

    Resumo em Português:

    A lisina é um aminoácido essencial, sintetizado na via metabólica do ácido aspártico. O catabolismo da lisina é realizado pela ação das enzimas consecutivas, lisina 2-oxoglutarato redutase (LOR) e sacaropina desidrogenase (SDH). A concentração final de lisina solúvel em plantas, incluindo cereais, é controlada tanto pela taxa de síntese quanto pela de catabolismo. Nos últimos 40 anos, as enzimas envolvidas na biossíntese de lisina foram isoladas, purificadas e caracterizadas em várias espécies vegetais, incluindo cenoura, milho, cevada, arroz e coix. Relatos mais recentes revelaram que o catabolismo da lisina pode estar envolvido em vários processos fisiológicos como crescimento, desenvolvimento, resposta a mudanças e estresses ambientais. A manipulação das enzimas dessa via metabólica é imprescindível para obtenção de plantas que acumulem altos níveis de lisina solúvel, bem como um melhor conhecimento desse metabolismo.

    Resumo em Inglês:

    Lysine is an essential amino acid, synthesized in plants in the aspartic acid pathway. The lysine catabolism is performed by the action of two consecutive enzymes, lysine 2-oxoglutarate reductase (LOR) and saccharopine dehydrogenase (SDH). The steady state of lysine is controlled by both, synthesis and catabolism rates, with the final soluble lysine concentration in cereal seeds a direct result of these processes. In the last 40 years, the enzymes involved in lysine biosynthesis have been purified and characterized from some plant species such as carrot, maize, barley, rice, and coix. Recent reports have revealed that lysine degradation might be related to various physiological processes, for instance growth, development and response to environmental changes and stress. The understanding of the regulatory aspects of the lysine biosynthetic and catabolic pathways and manipulation of related enzymes is important for the production of high-lysine plants.
  • Anatomia foliar e composição isotópica do carbono relacionadas com a via fotossintética em espécies de Coffea Research Articles

    Carelli, Maria Luiza Carvalho; Queiroz-Voltan, Rachel Benetti; Fahl, Joel Irineu; Trivelin, Paulo César Ocheuze

    Resumo em Português:

    Neste trabalho foi examinada a possível existência de uma bainha de células nos feixes vasculares relacionada com a via fotossintética, a anatomia foliar e a composição isotópica do carbono (delta13C) em seis espécies do gênero Coffea: C. arabica (cvs. Catuaí Vermelho, Mundo Novo, Bourbon Vermelho and Icatu Amarelo), C. canephora (cvs. Apoatã and Guarini), C. liberica, C. dewevrei, C. salvatrix and C. stenophylla. Em todos os genótipos os feixes vasculares estavam envolvidos por uma camada de células com numerosos cloroplastos localizados na posição centrífuga. Visualmente, não foram observadas diferenças entre as células da bainha vascular e as do parênquima esponjoso, tanto no número como no tamanho dos cloroplastos. Os valores de delta13C das folhas variaram entre um máximo de - 26,2 ‰ em C. salvatrix e um mínimo de -29,7 ‰ em C. liberica. Foi observada uma alta correlação (r = 0,972, p = 0,001) entre os valores de delta13C e as características anatômicas das folhas. C. salvatrix apresentou o mais alto valor de delta13C e o maior número de células do mesófilo em contato com as células da bainha vascular.

    Resumo em Inglês:

    Possible presence of vascular bundle sheath cells and its relation to photosynthetic pathway, leaf anatomy and carbon isotope composition (delta13C) were examined in six species of genus Coffea: C. arabica (cvs. Catuaí Vermelho, Mundo Novo, Bourbon Vermelho and Icatu Amarelo), C. canephora (cvs. Apoatã and Guarini), C. liberica, C. dewevrei, C. salvatrix and C. stenophylla. In all genotypes, the vascular bundle was surrounded by a layer of cells with numerous chloroplasts in a centrifugal position. Visually no differences could be seen between the spongy parenchyma cells and the bundle sheath cells, neither in size nor in chloroplast number. The leaf delta13C values ranged between a maximum of - 26.2 ‰ in C. salvatrix and a minimum of -29.7 ‰ in C. liberica. A strong correlation (r = 0.972, p = 0.001) between delta13C and anatomical characteristics was observed in coffee species. C. salvatrix exhibited the highest delta13C values and the most compact mesophyll, with more palisade and spongy parenchyma cells in contact with the vascular bundle sheath.
  • Trocas gasosas e metabolismo de carboidratos em laranjeiras com clorose variegada dos citros Research Articles

    Gomes, Mara de Menezes de Assis; Lagôa, Ana Maria Magalhães Andrade; Machado, Eduardo Caruso; Medina, Camilo Lázaro; Machado, Marcos Antônio

    Resumo em Português:

    As trocas gasosas e as concentrações de sacarose, amido e açúcares redutores foram analisadas em folhas de laranjeiras com e sem Clorose Variegada dos Citros (CVC), doença causada pela bactéria Xylella fastidiosa. Plantas sadias (PS) e plantas doentes (PD) foram avaliadas 20 e 26 meses após a inoculação da bactéria, em outubro de 1998 e abril de 1999, respectivamente. Na primeira data de avaliação, as taxas de assimilação de CO2 em PS foram maiores do que em PD nas primeiras horas da manhã e ao meio-dia, mas na segunda data de avaliação elas foram maiores em PS durante o dia todo. Na primeira data, houve aumento no conteúdo de sacarose de PD às 15 h e 17 h em relação ao de PS. Na segunda data, PD mostrou maior conteúdo de açúcares redutores somente no período da manhã, enquanto o conteúdo de sacarose apresentou decréscimo às 15 h. Na segunda data, as concentrações de amido foram sempre menores em PD, quando comparadas com as de PS. As variações de amido podem estar relacionadas com a disponibilidade de energia para atividades metabólicas de PD, uma vez que elas também apresentaram taxas de fotossíntese mais baixas. Os teores de açúcares solúveis não mostraram qualquer relação com a doença ou parâmetros de fotossíntese.

    Resumo em Inglês:

    Gas exchanges, sucrose, starch and reducing sugar contents were analyzed in leaves of orange trees with and without Citrus Variegated Chlorosis (CVC), a disease caused by the bacteria Xylella fastidiosa. Healthy plants (HP) and diseased plants (DP) were evaluated 20 and 26 months after bacterial inoculation, in October 1998 and April 1999, respectively. On the first evaluation date, CO2 assimilation rates for HP were greater than DP in the early morning and midday, but on the second date they were greater in HP all along the day. On the first date, there was an increase in the sucrose content of DP at 15:00 h and 17:00 h in relation to HP. On the second evaluation date, DP presented greater reducing sugar content only in the early morning while sucrose content showed a decrease at 15:00 h. Also, on the second date, the concentrations of starch were always lower for DP compared to HP. It is suggested that this variation in starch levels might be related to energy availability in DP, as they also showed lower photosynthetic rates. Soluble sugars did not show any correlation with the disease and photosynthetic parameters.
  • Expressão diferenciada de proteínas de choque térmico de baixo peso molecular em distintos cultivares de feijoeiro Research Articles

    Simões-Araújo, Jean Luiz; Rumjanek, Norma Gouvêa; Margis-Pinheiro, Márcia

    Resumo em Português:

    As plantas respondem ao estresse provocado por temperaturas elevadas através da síntese de um grupo de proteínas denominadas proteínas de choque térmico (Heat Shock Proteins-HSPs) que estão associadas com a obtenção de termotolerância. Nesse estudo, foi avaliada a indução de proteínas de choque térmico de baixo peso molecular (sHSPs) em oito cultivares de feijoeiro através de "Northern blot" utilizando o cDNA da W HSP 16,9 como uma sonda heteróloga. Caupi foi utilizado como controle, uma vez que, ao contrário do feijoeiro, é uma espécie que se apresenta bem adaptada às condições de temperaturas elevadas como as observadas no Semi-árido brasileiro. Após um período de crescimento, as plantas foram submetidas a um período de duas horas de choque térmico a 40 ºC. Todas as variedades avaliadas foram capazes de induzir mRNAs para sHSP que hibridizou com a sonda W HSP 16,9. Entretanto, foi observada uma diferença significativa no padrão de indução entre as diferentes variedades. Os níveis de mRNA e sHSPs induzidos em caupi após o choque térmico foram bem maiores que os observados para as variedades de feijoeiro. Além disso, a expressão de sHSPs foi também avaliada em relação ao acúmulo de proteínas através da análise de "Western-blot" para caupi e as variedades de feijoeiro IPA 7 e Negro Argel. O padrão de proteínas observado confirma que as sHSPs são diferencialmente expressas em diferentes variedades de feijoeiro de acordo com a tolerância ao estresse térmico.

    Resumo em Inglês:

    Plants respond to temperature stress by synthesizing a set of heat shock proteins (HSPs), which may be responsible for the acquisition of thermotolerance. In this study, the induction of small HSPs (sHSPs) in eight common bean varieties was evaluated by Northern blot analysis using the W HSP 16.9 cDNA as heterologous probe. Cowpea was used, as a positive control since this plant, as opposed to common bean, is known to grow well under high temperature regimes such as that found in the Brazilian semi-arid region. After the growth period, the plants were submitted to two h of heat shock at 40 ºC. All varieties tested were able to induce sHSP mRNAs that hybridized with W HSP 16.9 probe. However, significant kinetic differences were found when comparing different varieties. SHSP mRNA levels induced after heat shock in cowpea was higher than the levels observed on the bean varieties displaying the highest expression of these proteins. Besides, the sHSP expression was also assessed at the protein accumulation level by Western-blot analysis for cowpea and both IPA 7 and Negro Argel varieties of bean plants. The revealed protein pattern confirmed that sHSPs are differentially expressed in distinct varieties of common bean according their heat stress tolerance.
  • Formação de múltiplas gemas em Hypericum perforatum e produção de hipericina Short Communications

    Santarém, Eliane Romanato; Astarita, Leandro Vieira

    Resumo em Português:

    Hypericum perforatum é uma planta medicinal que apresenta propriedades cicatrizante e antidepressiva. Entre os compostos secundários de interesse está a hipericina, uma naftodiantrona que parece participar dos efeitos medicinais dessa espécie. Os objetivos deste trabalho foram propor um sistema otimizado de micropropagação de H. perforatum e comparar a quantidade de hipericina nas plantas produzidas in vitro e no campo. As culturas in vitro foram iniciadas a partir de segmentos nodais de plantas adultas inoculados em meio MS, suplementado com 4,5 miM de BA, cinetina ou tidiazuron, individualmente ou combinados com 0,05 miM de ANA. Explantes organogênicos foram obtidos em meio com 4,5 miM de BA ou cinetina, ou combinações destes com ANA. A subcultura dos explantes no meio de proliferação contendo 4,5 miM de BA promoveu a organogênese. A maior média de brotos obtida na fase de proliferação foi de 52,6 brotos, naqueles explantes induzidos na presença de BA e ANA. As plântulas enraizadas foram aclimatadas com sucesso. A análise da quantidade de hipericina demonstrou que os calos acumularam somente 0,11 % da concentração de hipericina encontrada nas plantas adultas, enquanto nos brotos e nas plântulas regeneradas in vitro, os níveis de hipericina foram similares àqueles das plantas cultivadas em campo, sugerindo que o acúmulo de hipericina está relacionado com a diferenciação do tecido foliar.

    Resumo em Inglês:

    Hypericum perforatum is a traditional medicinal plant with wound healing and antidepressive properties. Among the secondary compounds of interest is hypericin, a naphtodianthrone that seems to participate in the medicinal effects of this species. The aim of this work was to obtain an efficient micropropagation system of H. perforatum and to compare the hypericin content between in vitro and field-grown plants. Cultures were initiated from nodal segments of mature plants inoculated onto MS medium supplemented with 4.5 muM BA, kinetin, thidiazuron, individually or in combination with 0.05 muM NAA. Organogenic explants were observed on medium with either BA or kinetin alone or in combination of these with NAA. Subculture of organogenic explants onto the proliferation medium containing 4.5 muM BA promoted the organogenic response. The highest average of shoot production (52.6 shoots) was obtained on those explants induced in the presence of BA and NAA. Rooted plantlets were successfully acclimated. Analysis of hypericin contents showed that levels found in callus represented only 0.11 % of what was detected in adult plants, while shoots and leaves from in vitro plants showed similar hypericin levels to those found in the leaves of the field-grown plants, suggesting that the accumulation of this compound is related to leaf differentiation.
  • Alterações das propriedades ópticas de folhas em resposta a sombreamento em plantas jovens de seis espécies arbóreas tropicais pertencentes a diferentes estádios de sucessão Short Communications

    Souza, Rogéria Pereira; Válio, Ivany F. M.

    Resumo em Português:

    Espécies arbóreas tropicais pertencentes a diferentes estádios de sucessão podem apresentar diferentes respostas ao sombreamento. Ajustes apresentados ao nível das folhas podem afetar as propriedades ópticas, levando a alterações na absorbância da radiação fotossinteticamente ativa (RAF). O objetivo deste trabalho foi avaliar alterações das propriedades ópticas foliares em resposta ao sombreamento natural em plantas jovens de seis espécies arbóreas tropicais pertencentes a diferentes estádios de sucessão e com diferente grau de tolerância à sombra. Conteúdo de clorofila e área foliar específica (AFE) também foram avaliados. Os efeitos do sombreamento sobre as propriedades ópticas foliares e conteúdo de clorofila diferiram entre as espécies estudadas, ao passo que o aumento da AFE foi uma resposta comum, refletindo a ocorrência de folhas mais finas. As três espécies tolerantes à sombra - Esenbeckia leiocarpa, Myroxylon peruiferum e Hymenaea courbaril - apresentaram uma maior absorbância da RAF sob sombreamento. A resposta das espécies intolerantes à sombra foi variada. Enquanto Schizolobium parahyba também apresentou maior absorbância da RAF sob sombreamento, Chorisia speciosa não alterou suas propriedades espectrais e Cecropia pachystachya apresentou um padrão oposto de resposta, com menor absorbância sob sombreamento. Aumentos no conteúdo de clorofila foram significativos nas espécies tolerantes à sombra, ao passo que estiveram ausentes ou foram de pequena magnitude nas intolerantes. Embora a redução da reflectância foliar sob sombreamento tenha sido a única resposta que discriminou seguramente as espécies tolerantes das intolerantes, os ajustes no conteúdo de clorofila e nas propriedades ópticas das folhas foram mais consistentes para as espécies tolerantes.

    Resumo em Inglês:

    Tree species differing in successional status may present different responses to shade. Adjustments at leaf level may affect their optical properties, leading to changes in PAR (photosynthetically active radiation) absorbance. The aim of this study was to evaluate leaf optical properties as affected by understory shade in saplings of six tropical tree species differing in successional status and degree of shade tolerance. Chlorophyll content and specific leaf area (SLA) were also evaluated. The effects of shade on leaf optical properties and chlorophyll content differed among the studied species, whereas increased SLA was a common response for all species, reflecting the occurrence of thinner leaves under shade. The three studied shade-tolerant species - Esenbeckia leiocarpa, Myroxylon peruiferum and Hymenaea courbaril - presented a greater PAR absorbance under shade. The response of the shade-intolerant species was varied. While Schizolobium parahyba also showed a greater PAR absorbance under shade, Chorisia speciosa did not alter its spectral properties and Cecropia pachystachya presented an opposite pattern, with smaller absorbance under shade. Increases in leaf chlorophyll content were significant in the shade-tolerant species, whereas they were absent or of small magnitude in the shade-intolerant ones. Although the shade-induced decrease of leaf reflectance was the only response that safely discriminated tolerant from intolerant species, the adjustments in leaf chlorophyll content and optical properties were more consistent for the tolerant species.
  • Clonagem de uma seqüência completa de cDNA e gene de Coffea arabica codificando uma proteína homóloga ao fator de tradução SUI1 de levedura: análise da expressão em órgãos da planta Short Communications

    Gaborit, Charlotte; Caillet, Victoria; Deshayes, Alain; Marraccini, Pierre

    Resumo em Português:

    Uma seqüência completa de cDNA (CaSUI1) foi isolada de uma biblioteca de cDNA de frutos de Coffea arabica coletados no estádio de maturação. O produto putativo de transcrição é altamente homólogo à proteína SUI1 de Saccharomyces cerevisiae, que funciona em combinação com eIF2 e o iniciador tRNA-Metionina no direcionamento do ribossomo para o sítio correto de iniciação da tradução. O gene correspondente de café também foi clonado e sequenciado. Sua organização é similar ao que foi descrito para o mesmo gene em arroz (Oryza sativa), particularmente em relação à posição e ao comprimento de seus introns. A expressão do gene CaSUI1 também foi estudada, observando-se alta expressão em todos os tecidos de café analisados, confirmando, portanto, o papel essencial da proteína de SUI1 em funções básicas de manutenção celular.

    Resumo em Inglês:

    A full-length cDNA (CaSUI1) was isolated from a Coffea arabica cDNA library from beans during maturation. Its putative translational product is highly homologous to the SUI1 protein of Saccharomyces cerevisiae which functions in concert with eIF2 and the initiator tRNA-Methionin in directing the ribosome to the proper start site of translation. The corresponding gene from coffee was also cloned and sequenced. Its organization is very similar to what observed for the same gene from rice (Oryza sativa) particularly regarding the position and length of its introns. The expression of CaSUI1 gene was also checked and showed that it was highly expressed in all coffee tissues analyzed, therefore confirming the essential role of the SUI1 protein in cell housekeeping functions.
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