RI UFLA: Variação genotípica no acúmulo e expressão de genes relacionados à assimilação de selênio em cultivares de trigo
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Título: Variação genotípica no acúmulo e expressão de genes relacionados à assimilação de selênio em cultivares de trigo
Autor : Boldrin, Paulo Fernandes
Primeiro membro da banca: Moraes, Milton Ferreira de
Quarto membro da banca: Silva, Maria Lígia de Souza
Palavras-chave: Selenato
Data da publicação: 20-Out-2015
Referência: BOLDRIN, P. F. Variação genotípica no acúmulo eexpressão de genes relacionados à assimilação de selênio em cultivares de trigo. 2015. 94 p. Tese (Doutorado em Ciência do Solo) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2015.
Resumo: O selênio (Se) é considerado essencial para humanos e animais por ser componente da glutationa peroxidase e de outras selenoproteínas. Em plantas, o elemento não é considerado essencial, porém em baixas concentrações pode apresentar efeitos benéficos. Foram realizados dois estudos com diferentes materiais genéticos de trigo. No primeiro, objetivou-se avaliar o efeito da aplicação de selenato na biofortificação, nutrição em macros e micronutrientes e a expressão de alguns genes envolvidos na absorção e assimilação de Se. No segundo, buscou-se avançar o conhecimento na biofortificação com Se sob influência de selenato e selenito, além de avaliar como a utilização de Se influencia a nutrição de S nesta cultura. Os experimentos foram conduzidos em casa de vegetação em vasos contendo solução nutritiva. Utilizou-se delineamentos experimentais inteiramente casualizados. O primeiro estudo foi realizado em esquema fatorial 12 x 2, sendo doze genótipos de trigo e ausência e presença (13 µmol L-1) de Se na solução, com três repetições. No segundo estudo, foram realizados três experimentos: "seedling" – esquema fatorial 7 x 2 x 4 com adicional, sete cultivares, duas fontes de Se (selenato e selenito) e quatro concentrações (0, 1, 5 e 10 M) com adicional de 20 M de selenato, com quatro repetições; "produção de sementes" – esquema fatorial 3 x 2, três cultivares e ausência e presença (5 M de selenato), com quatro repetições e o experimento sobre cinética de absorção de S. No primeiro estudo, a produção e crescimento das cultivares não foram alterados. Os teores e acúmulo de Se nos grãos apresentaram diferença para os materiais genéticos avaliados. Oito cultivares na parte aérea e cinco nos grãos aumentaram os teores de S com a aplicação de selenato. A expressão dos genes avaliados não permite identificar um padrão de comportamento dos genótipos avaliados. No segundo estudo, as diferentes concentrações e formas de Se exercem efeitos divergentes no crescimento das plantas e teor de minerais na parte aérea e raízes nas cultivares de trigo. Ambos, selenato e selenito aumentaram a produção de matéria seca de raízes e parte aérea em baixa concentração (5 M). O aumento da concentração do selenato até 10 M não só aumentou o teor de Se, como também o teor de S na parte aérea para todas as cultivares avaliadas. Os resultados da cinética de absorção não explicaram como baixas concentrações de selenato aumentaram o teor de S na parte aérea. O aumento do teor de S sob influência de selenato parece ser uma combinação da expressão de SULTR1;1 e SULTR1;3 nas raízes, levando a uma melhor capacidade de absorção, uma baixa expressão de SULTR4;1, que limita o efluxo de sulfato nos vacúolos e uma baixa expressão de APS1 e APR2 nas folhas, que diminui a assimilação de S.
Abstract: Selenium (Se) is considered essential for plants and animals because is glutathione peroxidase's component and others selenoproteins. In plants, this element is not considered essential, but low doses can promote benefic effects. In this sense, it was realized two studies with different wheat genetic materials. In the first, the aim was to evaluate the effect of selenate to the biofortification, nutrition with macro and micronutrients and the expression of some genes involved in Se uptake and assimilation. In the second study, the aim was to advance the knowledge of Se biofortification by influence of selenate and selenite, in addition to evaluate how the Se application influences the nutrition with sulfur (S) in wheat plants. The experiments were conducted in pots with nutrient solution. The plants were arranged in a completely randomized design. The first study was installed in a factorial design 12 x 2, with twelve genotypes of wheat and presence (13 µmol L-1) or absence of selenium in the solution, with three replicates. In the second study, were realized three experiments: "seedling" – factorial design 7 x 2 x 4 with additional, seven cultivars, two sources of Se (selenate and selenite) and four doses of Se (0, 1, 5 and 10 M) with additional of 20 M of selenate, with four replicates; "seed production" – factorial design 3 x 2, three cultivars and presence (5 M of selenate) or absence, with four replicates and the experiment about absorption kinects of S. In the first study, the production and growth of genotypes were not affected by Se application. The Se concentration and content in the grains showed difference to the genetic materials evaluated. Eight genotypes in the shoot and five in the grains increased S concentration with selenate application. The genes expression doesn't permit identify a standard of behavior of genotypes evaluated. In the second study, the different Se concentrations and forms promoted divergent effects for the plant growth and mineral concentrations in the shoots and roots for wheat plants. Both selenite and selenite increased the dry matter production of roots and shoots by low dosage (5 M). The increasing concentrations of selenate supply to 10 M not only continuously increased Se content, but also raised S level in shoots. The stimulation of S content by selenate in wheat shoots appeared to be due to a combination of a selenate-promoted expression of SULTR1;1 and SULTR1;3 with enhanced capacity of uptake, a reduced expression of SULTR4;1 to limit efflux of sulfate from the vacuoles, and a reduced expression of APS1 and APR2 to decrease S assimilation.