Caracterização da resposta do deficit hídrico de linhas transgénicas de Medicago truncatula cv. Jemalong

• Author(s): Nunes, Cátia Maria de Jesus
• Date: 2007
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/10451/1323
• Origin: Repositório da Universidade de Lisboa
• Subject(s): Biotecnologia; Transgénicos; Teses de mestrado
• Document Type: Master thesis
• Language: Portuguese
• Advisor(s): Silva, Anabela Bernardes; Fevereiro, Manuel Pedro Salema
• Contributor(s): Repositório da Universidade de Lisboa

Description

Tese de mestrado, Biologia (Biologia Celular e Biotecnologia), 2007, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências

Transformation for enhanced drought resistance is a main goal of plant genetic engineering. Besides legume recalcitrant behaviour towards in vitro regeneration, two different transgenic lines constitutively overexpressing the transgenes were obtained from the highly embryogenic line (M9-10a) of the model legume Medicago truncatula cv. Jemalong. The Dsp22 gene coding for an ELIP-like protein and the Adc gene coding for an enzyme of the polyamine metabolic pathway were chosen for their involvement in desiccation tolerance processes. The aim of this work is to evaluate and compare physiologically the drought resistance of the two transgenic lines and the highly embryogenic plants. Assays were performed during the vegetative phase of plants grown under controlled conditions with abundant water supply, under water deficit imposed by suppression of soil irrigation and also after re-watering. Water parameter analyses show that all three lines perform osmotic adjustment. Gas exchange analyses reveal that transgenic plants have lower photosynthetic rates both under well hydrated and water deficit conditions when compared to the non transformed line. The A/Cc and A/I curves reveal that both stomatal and non-stomatal limitations reduce photosynthesis rates under drought stress in all three lines. Fluorescence analysis showed a slight decrease in the quantum yield of PSII in the nontransformed line suggesting higher resistance of transgenic plants chloroplasts to drought. These results are in some extent corroborated by the slight increase of non-photochemical quenching values in these last plants, especially at higher light intensity, indicating better energy dissipation processes diminishing photo-damage risk. Pigment quantification reveals a higher chlorophyll a/b ratio, due to a decrease in chlorophyll b, in transgenic lines under control conditions, related with lower Fv/Fm values. During the recovery process no differences were found between lines neither in water relations or photosynthetic parameters. The results suggest that under control conditions, transgenic lines have altered metabolism probably due to the constitutive expression of the transforming genes. During drought stress both transgenic lines present slight improvements at the chloroplast protection level, but these do not benefit the plants overall photosynthetic capacity

A transformação de plantas para uma maior resistência ao deficit hídrico é um objectivo importante da engenharia genética. Apesar do comportamento recalcitrante das Leguminosae à regeneração in vitro, duas linhas distintas de plantas transgénicas foram obtidas a partir da linha altamente embriogénica (M9-10a) do legume modelo Medicago truncatula cv. Jemalong. Foram escolhidos dois genes envolvidos em processos de resistência ao deficit hídrico, o Dsp22, que codifica uma proteína tipo ELIP, e o gene Adc, que codifica uma enzima envolvida no metabolismo das poliaminas. O trabalho apresentado pretende avaliar e comparar por parâmetros fisiológicos a resistência ao deficit hídrico das duas linhas transgénicas e a linha altamente embriogénica. Os ensaios foram realizados durante a fase vegetativa de plantas crescidas em condições controladas sujeitas a diferentes regimes de rega, ou bem irrigadas, ou em deficit hídrico imposto por supressão de rega ou após nova rega. A análise dos parâmetros hídricos mostra que as três linhas de plantas efectuam ajuste osmótico. Pelos ensaios de trocas gasosas verificou-se que as plantas transgénicas têm menores taxas fotossintéticas do que a linha não transformada, tanto em condições controlo como em deficit hídrico. As curvas A/Cc e A/I revelam que ocorrem limitações estomáticas e não-estomáticas à fotossíntese em deficit hídrico nas três linhas de plantas. A análise de fluorescência da clorofila a mostra um pequeno decréscimo do rendimento quântico do PSII na linha não-transformada em deficit hídrico sugerindo um aumento da resistência dos cloroplastos das linhas transgénicas nestas condições. Estes resultados são de certa forma corroborados por valores um pouco mais elevados de quenching não-fotoquímico nestas plantas, especialmente a elevadas intensidades luminosas, indicando uma maior capacidade de dissipação de energia e menor risco de sofrerem danos-fotoquímicos. A quantificação de pigmentos revela uma maior razão de clorofila a/b, resultante do decréscimo de clorofila b, nas linhas transgénicas em condições controlo, relacionada com um menor valor de Fv/Fm. Não se verificaram diferenças entre linhas durante o processo de recuperação quer ao nível das relações hídricas quer ao nível da fotossíntese. Os resultados mostram que em condições controlo, as linhas transgénicas apresentam metabolismo fotossintético alterado, provavelmente devido ao facto da expressão do gene transformante ser constitutiva. Durante o deficit hídrico ambas as linhas transgénicas apresentaram melhoramentos ao nível dos processos de protecção dos cloroplastos, que aparentemente não beneficiaram a sua capacidade fotossintética