Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10348/9970
Title: Monitorização citogenética e molecular de videiras naturalmente expostas ao stresse estival com e sem tratamento com caulino
Authors: Pereira, Sara Esteves
Advisor: Brito, José Eduardo Lima
Carvalho, Ana Isabel Ferreira de
Keywords: Anomalias cromossómicas
caulino
Issue Date: 26-Feb-2020
Abstract: A viticultura da Região Demarcada do Douro (RDD) é praticada sob condições climáticas extremas. No verão, as videiras estão sujeitas a um stress estival (SE) que resulta da combinação de défice hídrico, elevadas temperaturas e radiação. Este SE induz a produção e acumulação de espécies reativas de oxigénio (“reactive oxygen species”, ROS) que causam danos fisiológicos, metabólicos e moleculares, reduzindo a produtividade da vinha e a qualidade do vinho. O stress térmico, por si só, afeta negativamente a regularidade do ciclo celular foliar em videira. Dado que estudos prévios verificaram que a aplicação foliar de caulino em videira reduz a temperatura da folha sob SE, potenciando a atividade fotossintética e a capacidade antioxidante, este tratamento poderá assegurar a regularidade do ciclo celular e reduzir o stress oxidativo que constitui um efeito secundário do SE. Neste trabalho procedeu-se à caracterização citogenética e molecular de videiras das castas Touriga Franca (TF) e Touriga Nacional (TN) tratadas com caulino e sem tratamento (controlo), utilizando folhas colhidas e fixadas na Quinta do Orgal (Vila Nova de Foz-Côa) durante dois verões consecutivos (2016 e 2017). Pretendeu-se inferir quanto aos efeitos da aplicação foliar de caulino na: (i) diminuição da temperatura da folha (pela análise da expressão do gene HSP17.9A); (ii) regularidade do ciclo celular mitótico (avaliando a mitose foliar e a expressão dos genes VvCYCA3 e VvICK5), e no (iii) aumento da capacidade antioxidante com base no estudo da expressão de genes envolvidos na síntese de enzimas antioxidantes (APX1, CAT e MDHAR). Os nossos resultados revelaram que o SE induziu anomalias em células interfásicas e mitóticas de folhas controlo e tratadas com caulino de ambas as castas, e colhidas em todas as datas de 2016 e 2017. Os valores médios de percentagem de células em divisão com anomalias (% CDA) foram inferiores nas folhas de TN controlo, no ano de 2017, verificando-se um efeito significativo de casta, ano e data de colheita. A maioria das células mitóticas observadas nas plantas controlo encontravam-se em profase, sugerindo bloqueio do ciclo celular. A expressão dos diferentes genes em estudo foi analisada nas plantas tratadas com caulino relativamente ao grupo controlo, após normalização com os genes de referência VAG e UBC. Nas plantas TN tratadas com caulino e colhidas em julho de 2017 observou-se uma regulação positiva do gene VvCYCA3 que promove a divisão celular, bem como a regulação negativa dos genes HSP17.9A e VvICK5 responsáveis pela resposta ao choque térmico e bloqueio do ciclo mitótico, respetivamente. Os genes APX1, CAT e MDHAR que codificam para enzimas antioxidantes, apresentaram uma regulação positiva nas plantas tratadas com caulino. Em conclusão, as análises citogenéticas e moleculares globais revelaram que o tratamento com caulino permitiu a progressão do ciclo celular, e potenciou a síntese de enzimas antioxidantes, constituindo uma estratégia a curto prazo eficaz na mitigação dos impactos negativos do SE em videira.
The viticulture in the Douro Demarcated Region (RDD) is practised under extreme climate conditions. In summer, the vines are subject to summer stress (SS) that results from the combination of water deficit, high temperature and radiation. This SS induces the production and accumulation of reactive oxygen species (ROS) that cause physiological, metabolic and molecular damage, reducing the vine productivity and wine quality. The thermal stress alone affects the regularity of the leaf cell cycle negatively in grapevine. Since previous studies verified that the foliar application of kaolin in grapevine reduces the leaf temperature under SS, enhancing the photosynthetic activity and the antioxidant capacity, this treatment could ensure the regularity of the cell cycle and to reduce the oxidative stress that constitutes a secondary effect of SS. In this work was performed the cytogenetic and molecular characterisation of grapevine plants from the varieties Touriga Franca (TF) and Touriga Nacional (TN) treated with kaolin and without treatment (control), using leaves collected and fixed at Quinta do Orgal (Vila Nova de Foz-Côa) during two consecutive summers (2016 and 2017). With this work was aimed to infer about the effects of the foliar application of kaolin in the: (i) reduction of the leaf temperature (by analysing the expression of the HSP17.9A gene); (ii) regularity of the mitotic cell cycle (by evaluating the foliar mitosis and the expression of the genes VvCYCA3 and VvICK5; and on (iii) the increase of the antioxidant capacity based on the expression of genes involved in the synthesis of antioxidant enzymes (APX1, CAT and MDHAR). Our results revealed that the SS induced anomalies in interphase and mitotic cells of control and kaolin treated leaves of both varieties, years and sampled in all dates of 2016 and 2017. The mean values of percentage of dividing cells with anomalies (% DCA) were lower in the control TN leaves, in 2017, with a significant effect of variety, year and sampling date. Most of the mitotic cells observed in the control plants were in prophase, suggesting cell cycle arresting. The expression of the different study genes was analysed in kaolin treated plants relative to the control group, after normalisation to the reference genes VAG and UBC. In the kaolin treated TN plants sampled in July 2017 was observed a positive regulation of the VvCYCA3 gene that promotes cell division, as well as negative regulation of the HSP17.9A and VvICK5 genes responsible for the response to heat shock and mitotic cycle arrest, respectively. The genes APX1, CAT and MDHAR coding for antioxidant enzymes showed a positive regulation in the kaolin treated plants. In conclusion, the global cytogenetic and molecular analyses revealed that the treatment with kaolin allowed the progression of the cell cycle, and enhanced the synthesis of antioxidant enzymes, constituting an effective short-term strategy for the mitigation of the negative impacts of SS in grapevine.
Description: Dissertação de Mestrado em Engenharia Agronómica
URI: http://hdl.handle.net/10348/9970
Document Type: Master Thesis
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TD - Dissertações de Mestrado

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