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Competência para a expressão do metabolismo ácido das crassuláceas (CAM) em bromélia epífita: sinalização, modulação da expressão, perfil transcricional e interação com o metabolismo de nitrogênio

Processo: 11/50637-0
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Temático
Vigência: 01 de outubro de 2011 - 30 de setembro de 2017
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Botânica - Fisiologia Vegetal
Pesquisador responsável:Helenice Mercier
Beneficiário:Helenice Mercier
Instituição-sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Pesquisadores principais:Gilberto Barbante Kerbauy ; James Hartwell ; Marcos Pereira Marinho Aidar
Auxílios(s) vinculado(s):15/50109-4 - Improving the efficiency of water and nitrogen use by crop plants, AP.R
14/05862-3 - Systems biology and ecology of CAM plants (34th New Phytologist symposium), AR.EXT
12/02680-6 - VIIth international Worshop on Crassulacean acid metabolism: CAM2012: ethnobotany, evolution, physiological ecology, biofuels, climate change, AR.EXT
Bolsa(s) vinculada(s):16/09699-5 - Metabolismo do nitrogênio e sua interação com o metabolismo ácido das crassuláceas (CAM) em Guzmania monostachia (Bromeliaceae): uma abordagem fisiológica e molecular, BP.PD
15/12212-8 - Competência para a expressão do metabolismo ácido das crassuláceas (CAM) em bromélias epífitas: sinalização, modulação da expressa, perfil transcricional e interação com o metabolismo de nitrogênio, BP.TT
14/26494-2 - Competência para a expressão do metabolismo ácido das crassuláceas (CAM) em bromélias epífitas: sinalização, modulação da expressa, perfil transcricional e interação com o metabolismo de nitrogênio, BP.TT
+ mais bolsas vinculadas 14/03147-5 - ROS e antioxidantes em Guzmania monostachia: a indução do CAM é uma estratégia de defesa para amenizar o estresse oxidativo?, BP.PD
14/09901-3 - Competência para a expressão do metabolismo ácido das crassuláceas (CAM) em bromélias epífitas: sinalização, modulação da expressa, perfil transcricional e interação com o metabolismo de nitrogênio, BP.TT
13/22267-9 - Caracterização da capacidade de indução ao CAM em plantas de Vriesea gigantea (Bromeliaceae) sob déficit hídrico, BP.MS
13/15108-1 - Biossíntese, transporte e modo de ação do óxido nítrico durante a indução do metabolismo ácido crassuláceo (CAM) em Guzmania monostachia, BP.DR
12/01127-1 - Estudo dos padrões de expressão gênica na transição da fotossíntese C3 para CAM em Guzmania monostachia sob estresse hídrico, BP.PD
12/01232-0 - Competência para a expressão do metabolismo ácido das crassulácias (CAM) em bromélia epífita: sinalização, modulação da expressão, perfil transcricional e interação com o metabolismo de nitrogênio, BP.TT
11/22747-5 - Treinamento técnico de nível I, BP.TT - menos bolsas vinculadas
Assunto(s):Plantas epífitas  Bromeliaceae 

Resumo

O metabolismo ácido das crassuláceas (CAM) é um dos três tipos possíveis de assimilação do carbono atmosférico (CO2) via fotossíntese. As plantas CAM têm sua eficiência no uso da água aumentada, constituindo uma importante adaptação fisiológica que permite às plantas ocuparem habitats caracterizados por uma disponibilidade hídrica intermitente, como o epífito. Este projeto tem como principal meta estudar a indução e modulação da expressão do CAM por fatores ambientais (estresses hídrico ou nutricional) em uma espécie de bromélia epífita com tanque, Guzmania monostachia, que apresenta fotossíntese do tipo C3-CAM facultativa. Os mecanismos pelos quais os fatores ambientais provocam mudanças no tipo de fotossíntese é uma área até hoje pouco investigada, conferindo vital importância a novos estudos acerca das cascatas de transdução dos sinais ambientais que levam a modulações bioquímicas, bem como de expressão gênica específica. A caracterização dos genes diferencialmente transcritos em uma espécie C3-CAM facultativa sob diferentes condições ambientais abrirá grandes perspectivas de trabalho. Dentre os sinais endógenos, especial atenção será conferida aos fitormônios (ácido abscísico e citocininas), óxido nítrico, S-nitrosotióis e espécies reativas de oxigênio. Serão caracterizadas as mudanças de C3 para CAM em folhas em diferentes estágios do desenvolvimento, provenientes de plantas em diferentes fases ontogenéticas. A integração entre os metabolismos de C e N também será estudada, uma vez que diferentes fontes nitrogenadas estão usualmente disponíveis no ambiente epífito, acarretando, por parte das bromélias, estratégias de absorção e assimilação do nitrogênio bastante peculiares e em consonância com o tipo de fotossíntese realizado. No caso da ureia, seguindo-se a hidrólise pela urease endógena, sua importância será avaliada tanto como fonte orgânica de N, quanto de gás carbônico, contribuindo, assim, para um possível mecanismo concentrador de CO2. Buscar-se-á evidenciar as possíveis interações existentes entre status hídrico/nutricional das bromélias e o CAM, esperando-se que com o desenvolvimento deste projeto possamos discutir quais seriam os impactos da ocorrência desse tipo especializado de fotossíntese sobre o delicado equilíbrio entre a assimilação de C e N. As descobertas obtidas não apenas aprofundarão o conhecimento atual acerca de fisiologia de plantas epífitas, mas também poderão se tomar ferramentas biotecnológicas potenciais no futuro, especialmente no que tange ao aumento da eficiência no uso da água e do nitrogênio por espécies cultivadas. (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre o auxílio:
Pós-doutorado em fisiologia vegetal com Bolsa da FAPESP 

Publicações científicas (13)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
MATIZ, ALEJANDRA; CAMBUI, CAMILA AGUETONI; RICHET, NICOLAS; MIOTO, PAULO TAMASO; GOMES, FERNANDO; PIKART, FILIPE CHRISTIAN; CHAUMONT, FRANCOIS; GASPAR, MARILIA; MERCIER, HELENICE. Involvement of aquaporins on nitrogen-acquisition strategies of juvenile and adult plants of an epiphytic tank-forming bromeliad. PLANTA, v. 250, n. 1, p. 319-332, JUL 2019. Citações Web of Science: 0.
KLEINGESINDS, CAROLINA KREBS; KATAYAMA GOBARA, BRUNO NOBUYA; MANCILHA, DIOCENI; RODRIGUES, MARIA AURINEIDE; DEMARCO, DIEGO; MERCIER, HELENICE. Impact of tank formation on distribution and cellular organization of trichomes within Guzmania monostachia rosette. FLORA, v. 243, p. 11-18, JUN 2018. Citações Web of Science: 2.
PEREIRA, PAULA NATALIA; GASPAR, MARILIA; SMITH, J. ANDREW C.; MERCIER, HELENICE. Ammonium intensifies CAM photosynthesis and counteracts drought effects by increasing malate transport and antioxidant capacity in Guzmania monostachia. Journal of Experimental Botany, v. 69, n. 8, p. 1993-2003, APR 3 2018. Citações Web of Science: 3.
PIKART, FILIPE C.; MARABESI, MAURO A.; MIOTO, PAULO T.; GONCALVES, ANA Z.; MATIZ, ALEJANDRA; ALVES, FREDERICO R. R.; MERCIER, HELENICE; AIDAR, MARCOS P. M. The contribution of weak CAM to the photosynthetic metabolic activities of a bromeliad species under water deficit. Plant Physiology and Biochemistry, v. 123, p. 297-303, FEB 2018. Citações Web of Science: 1.
ABREU, MARIA E.; CARVALHO, VICTORIA; MERCIER, HELENICE. Antioxidant capacity along the leaf blade of the C-3-CAM facultative bromeliad Guzmania monostachia under water deficit conditions. FUNCTIONAL PLANT BIOLOGY, v. 45, n. 6, p. 620-629, 2018. Citações Web of Science: 1.
MATIZ, A.; MIOTO, P. T.; AIDAR, M. P. M.; MERCIER, H. Utilization of urea by leaves of bromeliad Vriesea gigantea under water deficit: much more than a nitrogen source. Biologia Plantarum, v. 61, n. 4, p. 751-762, DEC 2017. Citações Web of Science: 1.
MIOTO, PAULO TAMASO; RODRIGUEZ-RUIZ, MARTA; MOT, AUGUSTIN CATALIN; ZUCCARELLI, RAFAEL; CORPAS, FRANCISCO J.; FRESCHI, LUCIANO; MERCIER, HELENICE. Alternative fluorimetric-based method to detect and compare total S-nitrosothiols in plants. NITRIC OXIDE-BIOLOGY AND CHEMISTRY, v. 68, p. 7-13, AUG 1 2017. Citações Web of Science: 1.
PEREIRA, PAULA NATALIA; CHARLES SMITH, JAMES ANDREW; MERCIER, HELENICE. Nitrate enhancement of CAM activity in two Kalanchoe species is associated with increased vacuolar proton transport capacity. PHYSIOLOGIA PLANTARUM, v. 160, n. 4, p. 361-372, AUG 2017. Citações Web of Science: 4.
CARVALHO, VICTORIA; ABREU, MARIA E.; MERCIER, HELENICE; NIEVOLA, CATARINA C. Adjustments in CAM and enzymatic scavenging of H2O2 in juvenile plants of the epiphytic bromeliad Guzmania monostachia as affected by drought and rewatering. Plant Physiology and Biochemistry, v. 113, p. 32-39, APR 2017. Citações Web of Science: 7.
PEREIRA, PAULA NATALIA; CHARLES SMITH, JAMES ANDREW; PURGATTO, EDUARDO; MERCIER, HELENICE. Proton and anion transport across the tonoplast vesicles in bromeliad species. FUNCTIONAL PLANT BIOLOGY, v. 44, n. 6, p. 646-653, 2017. Citações Web of Science: 1.
RODRIGUES, MARIA AURINEIDE; HAMACHI, LEONARDO; MIOTO, PAULO TAMASO; PURGATTO, EDUARDO; MERCIER, HELENICE. Implications of leaf ontogeny on drought-induced gradients of CAM expression and ABA levels in rosettes of the epiphytic tank bromeliad Guzmania monostachia. Plant Physiology and Biochemistry, v. 108, p. 400-411, NOV 2016. Citações Web of Science: 10.
PEREIRA, PAULA NATALIA; PURGATTO, EDUARDO; MERCIER, HELENICE. Spatial division of phosphoenolpyruvate carboxylase and nitrate reductase activity and its regulation by cytokinins in CAM-induced leaves of Guzmania monostachia (Bromeliaceae). Journal of Plant Physiology, v. 170, n. 12, p. 1067-1074, AUG 15 2013. Citações Web of Science: 7.
MIOTO, PAULO TAMASO; MERCIER, HELENICE. Abscisic acid and nitric oxide signaling in two different portions of detached leaves of Guzmania monostachia with CAM up-regulated by drought. Journal of Plant Physiology, v. 170, n. 11, p. 996-1002, JUL 15 2013. Citações Web of Science: 17.

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