Deficiência de fósforo em Arabidopsis thaliana : caracterização de mutantes e interações nutricionais

Abstract

Fósforo (P) é um dos principais nutrientes que limitam a produção vegetal. Em arabidopsis, sua deficiência reduz o comprimento da raiz principal e aumenta o número e a densidade de raízes laterais. O isolamento e caracterização de mutantes têm ajudado a elucidar a função de genes envolvidos na superação da deficiência de P. Este estudo objetivou fazer a caracterização de respostas morfo-fisiológicas dos mutantes de Arabidopsis thaliana p9, p23 e p37 a suprimentos contrastantes de P, bem como avaliar interações nutricionais de P com outros nutrientes. Este trabalho foi desenvolvido em colaboração com a University of California at Davis, Davis - Califórnia, EUA. Todos os estudos foram conduzidos em câmara de crescimento. Entre os estudos conduzidos citam-se: efeito de formulações de meios de cultura na arquitetura radical; caracterização morfo-fisiológica dos mutantes; transferência de plantas entre meios de cultura com contrastes de P e nitrogênio (N); respostas as interações nutricionais P x Fe e P x N. A maioria das avaliações centraram-se no desenvolvimento do sistema radical, porém em alguns estudos, analisou-se a expressão de genes de resposta à limitação por P. A presença de ácidos nucléicos no meio de cultura reduz o desenvolvimento radical dos três mutantes, sobretudo em p9. A ausência de Fe no meio permite resgate do fenótipo radical de COL em p9, enquanto a supressão de N possibilita resgate do fenótipo em p23 e p37, independente da condição de P. A inibição radical em arabidopsis causada pelo Fe é agravada sob deficiência de P. Parte do fenótipo radical dos mutantes pode ser causada por defeitos na síntese e/ou sinalização de auxinas ou citocininas. As mutações de p9 e p23 foram localizadas no braço superior do cromossomo 1, próximas ao marcador F23M19 onde se obteve as menores taxas de recombinação (0,0% - p9Ler e 7,8% - p23Ler).

Phosphorus (P) is one of the main limiting nutrients to plant production. In arabidopsis, P deficiency reduces the primary root length and increases the number and the density of lateral roots. Isolation and characterization of mutants have contributed to better understanding the function of several genes involved in overcoming P starvation. This study has had as objective figure out morpho-physiological response of the p9, p23 and p37 Arabidopsis thaliana mutants in different P supply conditions, as well as evaluates and identify nutritional interactions between P and other nutrients. This work was developed in a collaborative work with the University of California at Davis, Davis - California, U.S.A. All studies were carried out in growth chamber. Among the conducted studies there are: effect of media on the root arquitecture; morphological and physiological characterization of the mutants; studies with plant transference from media with different P and nitrogen (N) levels and check for nutritional interactions between P x Fe and P x N. Most of the evaluations were focused on root development. However, in some studies we also analyzed the expression of genes related to P limitation. The presence of nucleic acids in the growth media reduces root development of the three mutants, particularly in p9. The absence of Fe in the media rescues the COL root phenotype in p9, while N suppression rescues that phenotype in p23 and p37, regardless of the P condition. The root inhibition in arabidopsis caused by Fe is stronger under P deficiency. Part of the mutant root phenotype might be caused by defects in the synthesis and/or signaling of auxins or cytokinins. The p9 and p23 mutations were mapped to the upper arm of chromosome 1, next to marker F23M19 for which the lowest recombination ratios were obtained (0.0% - p9Ler and 7.8% - p23Ler).