cido abscsico Um sinal para a maturao de

Ácido abscísico Um sinal para a maturação de sementes e anti-estresse

Introdução n Na década de 60, nos EUA, Addicott et al. cristalizaram uma substância que causava abscisão de frutos de algodão. n Foi chamada de abscisina II. n Na década de 60, na Inglaterra , Wareing et al. extraíram substância que chamaram de dormina, de gemas de pseudoplatanus) mantidas em dias curtos. n Apresentavam dormência em resposta à sazonalidade. bordo (Acer

Acer pseudoplatanus L. Família: Sapindaceae

n Dormina e abscisina II são nomes anteriores do ácido abscísico - ABA. n A indução de abscisão de frutos por ABA age ativando a síntese de etileno. n ABA é um sesquiterpenóide de 15 carbonos formado por 3 unidades de isopreno. ISOPRENO

Locais de síntese n Todas as células vivas, desde ápice caulinar ao ápice radicular. n Presente nas seivas de xilema, floema e em nectários. n Em condições normais há poucos ng. g MF-1. n Tecidos submetidos ao estresse hídrico ambiental e sementes em desenvolvimento apresentam g. g MF-1. n ABA é a única forma natural e ativa.

BIOSSÍNTESE n A partir de carotenóides. n Precursor isopentenil-difosfato (ou pirofosfato) - IPP (gerado a partir de piruvato e 3 -PGA) nos plastídios e cloroplastos. n Ácido mevalônico é precursor de IPP no citosol. n IPP também é precursor de giberelinas. n Conversão de xantoxina ou de zeaxantina em ABA no citosol.

Biossíntese de -caroteno n São precursores de caroteno, o 3 -PGA e o piruvato, originados nos cloroplastos. n O -caroteno é precuror de zeaxantina, que por sua vez é precursora de ABA. n Zeaxantina pode também ser produzida a partir de isopentenilpirofosfato (IPP).

Transporte e mecanismo de ação n Transportado das folhas para raízes via floema. n De raízes à parte aérea via xilema. n Também através de células parenquimáticas. n Dois tipos de respostas: n Rápidas – alterações de fluxo de íons e de balanço hídrico. n Ocorrem poucos minutos após aumento de ABA endógeno. n Exemplo de resposta rápida: fechamento estomático devido ao estresse hídrico. n Lentas - alterações na expressão gênica- demoram algumas horas para ocorrer. n Exemplo: tolerância à dessecação em sementes em formação.

Modelo esquemático de sinalização de ABA mediada por GCR 2 Proteína G Efetores ( E 2) : PLD= fosfolipase D; canais de K+, canais de CA 2+, outros.

Modelo de ação e receptores n Proteína receptora (GCR) ligada à proteína G na membrana plasmática e ao ABA em Arabidopsis. n Ligação de ABA ao receptor substitui GDP por GTP na sub-unidade α da proteína G. n A seguir, GCR se separa de G. n A sub-unidade α da proteína G se separa e liga-se a uma molécula efetora para induzir as respostas. n As evidências atuais sugerem uma multiplicidade de receptores para ABA.

Modelo simplificado para síntese, transporte e percepção de ABA em arroz sob estresse hídrico

Modelo de ação e receptores n Modelo estudado em estresse hídrico em arroz. n Biossíntese de ABA induzida por estímulos ambientes nos tecidos vasculares. n ABA pode ser liberado do RE por ABA-GE que o armazena no vacúolo e transporta para sistema vascular por um transportador ABA-GE n ABA é transportado para os espaços intercelulares pelos transportadores At. ABCG 25 localizados principalmente no tecido vascular n ABA é exportado para fora da célula. n Deve ser conduzido até as células guardas. n ABA recém sintetizado é transportado na célula para sítios de resposta, via transporte ativo ou passivo.

n Receptores PYR/PYL/RCAR percebem o sinal de ABA intracelular n Combinam-se com reguladores negativos PP 2 Cs/ABI 1, formando um complexo ternário. n Os reguladores negativos são desativados enquanto que PP 2 Cs, Sn. RK 2 s, são ativados pela fosforilação. n A ativação de Sn. RK 2 s inicia a resposta de ABA n Em células sem ABA, Sn. RK 2 s é desativada por PP 2 Cs.

Principais efeitos fisiológicos n Fechamento de estômatos induzido por estresse hídrico. n Desenvolvimento de sementes. n Dormência de sementes. n Inibição de viviparidade. n Promoção de senescência foliar. n Retardamento de floração. n Promoção de crescimento de raízes em baixo potencial hídrico.

Abertura estomática n Luz azul ativa as H+ATPases das membranas celulares de células guardas. n Ocorre o bombeamento de íons K+ e CL- nas primeiras horas da manhã para dentro das células guardas. n Isto causa redução de os das células guardas (fica mais negativo) e entrada de água, induzindo abertura do poro estomático. n No início do dia, acúmulo de K+ induz abertura estomática. n Ao longo do dia, luz vermelha induz fotossíntese. n A síntese de sacarose nas células guardas contribui para a redução de os. n Sacarose aumenta lentamente pela manhã e torna-se dominante em relação ao K+ ao longo do dia.

Cucumis anguria n Apium petroselinum (salsa) Modelo dos balões para explicar o papel das paredes celulares das células guardas na sua abertura. n Os polissacarídeos formam espessamentos radiais. n Quando as células guardas ficam túrgidas, esses espessamentos puxam para dentro o poro estomático e o estômato abre.

Modelo de ação da luz azul na abertura estomática Criptocromos e fototropinas CRY

n Zeaxantina, criptocromos e fototropinas absorvem luz azul. n Fosforilam uma proteína 14 -3 -3 que se liga à ATPase de célula guarda. n ATPase bombeia H+ para as paredes das células guardas. n Gera gradiente eletroquímico. n Este permite o funcionamento dos canais de K+ e de CL-. n Esses íons entram na célula guarda. n E reduzem seu potencial osmótico ( torna-se mais negativo) n n A água entra nas células guardas. O estômato se abre.

ABA e fechamento estomático durante estresse hídrico

Fechamento de estômatos durante estresse hídrico n Raízes de plantas sob estresse hídrico sintetizam altos níveis de ABA (pode aumentar 40 X). n Durante estresse hídrico, seiva do xilema alcalina. n Isso favorece a dissociação de ABAH ao ABA–. n ABA– é enviado às células guardas dos estômatos. n Células guardas têm receptor de ABA na superfície externa da membrana plasmática. n Ocorre perda de íons K+, Cl- e malato- pelas células guardas em resposta ao aumento de ABA. n Ocorre então redução da água das células guardas. n Ocorre também redução de potencial de pressão ( p) ou pressão de turgescência. n O estômato se fecha. foliar fica levemente

Efeito do ABA no fechamento estomático

n n Perdas de K+, malato- e Cl- pelas células guarda causam: liberação de água pelas células guardas, n redução de potencial de pressão ou pressão de turgescência n e fechamento estomático.

Estresse hídrico em milho

Estresse hídrico em milho n O potencial hídrico foliar diminui (fica mais negativo) com a perda de água no solo. n Isso induz a síntese de ABA. n O conteúdo de ABA foliar aumenta. n A resistência estomática aumenta. n Os estômatos fecham como consequencia do stress hídrico. n Com o fornecimento de água, o inverso é observado.

n Aumento de concentrações de Ca+2 e diminuição de poro estomático induzidos por ABA aumenta Ca+2 citosólico (Linha vermelha) nas células guardas. Aumentos de ABA reduzem tamanho do poro estomático.

Inibição de bombas de prótons de células guardas pelo ABA n n n Protoplastos de células guardas foram mantidos em meio de cultura e mantidos sob luz vermelha. O p. H inicial foi o mesmo em todos os casos. Receberam a seguir pulsos de luz azul.

Desenvolvimento de sementes n Picos de ABA são verificados no final de embriogênese e início da maturação das sementes. n ABA induz transporte de assimilados (ou fotossintetatos) para sementes em desenvolvimento e embriões em crescimento. n Síntese de proteínas de armazenagem em sementes. n Expressão de genes lea - proteínas LEA – (late embryogenesis abundant). n Proteínas de proteção contra desidratação: RAB (que respondem ao ABA) e DHN (deidrinas) em Arabidopsis thaliana.

Embriogênese de Arabidopsis thaliana

Controle da germinação precoce e dormência. n ABA evita viviparidade, ou seja germinação precoce do embrião ainda nos frutos. n Mutantes deficientes ou insensíveis ao ABA mostram viviparidade. n Exemplos: milho, tomate, ervilha, batata, cevada, Arabidopsis, Nicotiana. n Mutantes de milho mostram bloqueio na síntese de carotenóides e níveis muito reduzidos de ABA causando viviparidade.

n Em cereais o ABA inibe a síntese de - amilase dependente de GA pela inibição de transcrição de m. RNA de MYB. n Elementos de DNA envolvidos na repressão da transcrição por ABA são os GARES, reprimidos por ABA na síntese de - amilase dependente de GA. n Em sementes dormentes, redução da taxa ABA/GA. saída da dormência associada à

Giberelinas ativam enzimas hidrolíticas necessárias para a germinação ABA inibe enzimas hidrolíticas - inibidor de germinação

Espigas de milho contendo mutantes vivíparos, insensíveis ou deficientes em ABA À esquerda, mutantes deficientes em ABA. À direita, mutantes insensíveis ao ABA. As cariopses pretas possuem antocianinas, cuja síntese é induzida pelo ABA e as amarelas não contém antocianinas.

Sementes mutantes de Arabidopsis • Germinação de Arabidopsis foi determinada após 3 dias de crescimento em meio 1/2 Murashige e Skoog (MS) com adição de 0. 3 µM de ABA • Sementes frescas recém coletadas, germinaram em papel de filtro umedecido por 7 dias. • Sementes de mutantes gcr 2 (sem receptor GCR 2) perdem a dormência observada nas selvagens (WT). • Sementes gcr 2 são menos sensíveis à inibição de germinação causada pelo ABA.

• Mutantes gcr 2 são menos sensíveis ao ABA. • Sementes germinaram em 1/2 MS com (direita) ou sem (esquerda) 0. 3 µM de ABA por 10 dias. • GCR 2 OE, GCR 2 super-expressam o receptor e crescem menos que as selvagens pois são mais sensíveis ao ABA exógeno que as selvagens.

Retardamento de Floração • ABA liga-se a um receptor nuclear FCA. • Enquanto acorrer essa ligação, FCA não se liga a FY. • FLC (Flowering locus C) é um fator de transcrição que inibe a floração. • A interação FCA – FY reprime FLC e a floração é promovida. • ABA retarda o tempo de florescimento.

Promoção de senescência foliar n ABA promove a senescência foliar independentemente do etileno. n Acelera senescência foliar de folhas intactas e segmentos. n Em mutantes de Arabidopsis insensíveis ao etileno, o ABA estimulou o amarelecimento, ou clorose em ambos, o selvagem e o mutante. n Há interação com vários outros grupos de hormônios. n Altos níveis de AIA foliar retardam senescência. n Altos níveis de citocininas retardam. n Etileno, ABA e JA (jasmonatos) aceleram.

Senescence in Arabidopsis

n n Os níveis de ABA aumentam em folhas senescentes. Aplicações exógenas de ABA induzem expressão de vários genes SAGs (73) envolvidos com senescência. Genes de enzimas chaves da síntese de ABA: 9 -cisepoxycarotenoid dioxygenase (NECD), e 2 genes de oxidase de aldeído, AAO 1 e AAO 3 aumentam sua expressão durante senescência. O gene induzido pelo ABA , do receptor de ABA, tipo quinase, RPK 1, é altamento induzido durante senescência.

Modelo de regulagem de senescência foliar. n A senescência é um processo complexo. n Os efeitos de fatores endógenos e exógenos estão integrados à fase de desenvolvimento dependente da idade. n Inúmeras vias metabólicas que respondem aos vários fatores estão interligadas e formam uma rede de regulagem n Essa rede ativa vários genes associados à senescência. n Esses são responsáveis pelos processos degenerativos que levam à morte celular.

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n n Ye et al. Rice 2012, 5: 1 http: //www. thericejournal. com/content/5/1/1 REVIEW Open Access ABA signal in rice under stress conditions Nenghui Ye, Liguo Jia and Jianhua Zhang