Modulação do estado redox em cloroplastos de Eucalyptus urophylla por estímulo de CO2
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Data
2018-02-23
Autores
Baldassi, Amanda Cristina
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
As mudanças climáticas globais podem alterar significativamente o metabolismo das células vegetais. Um cenário com alta concentração de CO2 atmosférico pode ser benéfico para plantas do tipo C3 devido ao estímulo à fixação de carbono. No entanto, esse aumento esperado na taxa de assimilação de carbono também pode aumentar a atividade e a expressão das enzimas envolvidas na cadeia de transporte de elétrons, resultando em maior acúmulo de espécies reativas de oxigênio. Nesse trabalho, foi estudada a resposta do sistema antioxidante em cloroplastos de Eucalyptus urophylla cultivados sob altas concentrações de CO2. As plantas de E. urophylla expostas a alta concentração de CO2 (980 ppm) mostraram um aumento no fechamento estomático e pequena, mas significativa, indução do estresse oxidativo em relação as plantas cultivadas em concentração atmosférica de CO2. Entretanto, essas respostas não foram observadas quando as plantas foram cultivadas em concentração de CO2 igual a 680 ppm, cujo tratamento induziu abertura estomática. Através de uma abordagem de proteômica de descoberta, foram identificadas e detectadas 19 proteoformas antioxidantes cloroplastidiais e 2 proteoformas diferencialmente reguladas. Dentre essas, destacam-se uma proteoforma de ascorbato peroxidase e uma de superóxido dismutase, as quais estão possivelmente envolvidas na neutralização de espécies reativas de oxigênio após cultivo em atmosfera enriquecida com CO2, e que podem ser utilizadas como marcadores bioquímicos de estresse abiótico ou como alvos em programas de engenharia genética.
Global climate change can significantly alter plant cell metabolism. A higher atmospheric CO2 scenario may be beneficial for C3 plants through the stimulation of carbon fixation. However, this predicted increase in the rate of carbon assimilation may also increase the activity and expression of enzymes involved in the electron transport chain, resulting in higher accumulation of reactive oxygen species. Here, we studied the responses of the chloroplast antioxidant system of Eucalyptus urophylla plants cultivated under high-CO2 conditions. E. urophylla plants exposed to a high concentration (980 ppm) of CO2 showed an increase in stomatal closure and a small, but significant, induction of oxidative stress in relation to plants grown at atmospheric CO2 concentration. However, these responses were not observed at a CO2 concentration equal to 680 ppm, which induced stomatal aperture. With the discovery proteomics approach used herein, we identified 19 chloroplast antioxidant proteoforms and pinpointed 2 differentially regulated antioxidants proteoforms. We highlight an isoform of ascorbate peroxidase and one of superoxide dismutase, which are possibly involved in the neutralization of reactive oxygen species upon cultivation in a high CO2 atmosphere and could be used as biochemical markers of abiotic stress or as targets in genetic engineering programs.
Global climate change can significantly alter plant cell metabolism. A higher atmospheric CO2 scenario may be beneficial for C3 plants through the stimulation of carbon fixation. However, this predicted increase in the rate of carbon assimilation may also increase the activity and expression of enzymes involved in the electron transport chain, resulting in higher accumulation of reactive oxygen species. Here, we studied the responses of the chloroplast antioxidant system of Eucalyptus urophylla plants cultivated under high-CO2 conditions. E. urophylla plants exposed to a high concentration (980 ppm) of CO2 showed an increase in stomatal closure and a small, but significant, induction of oxidative stress in relation to plants grown at atmospheric CO2 concentration. However, these responses were not observed at a CO2 concentration equal to 680 ppm, which induced stomatal aperture. With the discovery proteomics approach used herein, we identified 19 chloroplast antioxidant proteoforms and pinpointed 2 differentially regulated antioxidants proteoforms. We highlight an isoform of ascorbate peroxidase and one of superoxide dismutase, which are possibly involved in the neutralization of reactive oxygen species upon cultivation in a high CO2 atmosphere and could be used as biochemical markers of abiotic stress or as targets in genetic engineering programs.
Descrição
Palavras-chave
antioxidantes, cloroplastos, CO2, Eucalyptus, proteômica, antioxidants, chloroplast, proteomics