FOTOMORFOGÊNESE e MOVIMENTOS EM PLANTAS

Transcrição

1 FOTOMORFOGÊNESE e MOVIMENTOS EM PLANTAS Profa. Dra. Helenice Mercier Laboratório de Fisilogia Vegetal

2 FOTOMORFOGÊNESE: a luz como sinal ambiental O QUE AS PLANTAS ENXERGAM?

3 FOTOMORFOGÊNESE DIREÇÃO INTENSIDADE QUALIDADE PERIODICIDADE

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5 FOTORRECEPTORES Ao menos 4 famílias distintas: FITOCROMOS CRIPTOCROMOS FOTOPROPINAS FOTORRECEPTORES DE LUZ UVB (não identificado em nível molecular)

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7 FITOCROMOS

8 Respostas mediadas pelos fitocromos Germinação de sementes Desestiolamento: inibição do alongamento do hipocótilo, abertura do gancho plumular, expansão do cotilédone e de folha, síntese de clorofila e desenvolvimento de cloroplasto Relógio biológico/ritmo circadiano Indução floral fotoperiódica Evitação ao sombreamento

9 A MOLÉCULA DO FITOCROMO Cromóforo: cadeia tetrapirrólica aberta

10 Clorofilas 4 grupos tetrapirrólicos cíclicos e cauda fitol Clorofila a Clorofila b

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12 FITOCROMOS: dímeros protéicos; cada subunidade contem 1 cromóforo e 1 proteína 5 diferentes tipos de proteína em Arabidopsis para o mesmo cromóforo PHYA até PHY E

13 fitocromo FITOCROMOS vermelho ( nm) verm.longo ( nm) azul ( nm)

14 FITOCROMOS: FOTOCONVERSÃO FITOCROMO VERMELHO (Fv 667 nm) FITOCROMO VERM. LONGO (Fvl 730 nm)

15 Fv Fvl

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17 FOTOEQUILÍBRIO ESCURO FORMA BIOLOGICAMENTE ATIVA

18 Luz Azul Vermelho Vermelho longo Vermelho longo Comprimento de onda Fotoequilíbrio: Fvl/Ft 0,4 0,8 0,03 0,01 Luz do dia Sombra de mata 0.6 0,2-0,4

19 Localização do fitocromo nas plantas 1) Sementes (experimento clássico das sementes fotoblásticas + de alface) Borthwick & Hendricks Déc 50

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22 Cecropia obtusifolia

23 Localização do fitocromo nas plantas 2) Plantas heterotróficas Plântulas recém germinadas e plantas estioladas (crescidas no escuro)

24 Plântulas estioladas

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26 Fitocromo tipo I sob luz Fitocromo tipo II

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28 escuro claro Arabidopsis thaliana Trends in Plant Science 2008

29 selvagem Mutante Fitocromo A Plântulas crescidas sob luz

30 Helenice Mercier Capítulo Auxinas Fig. 24/33 GANCHO APICAL NAS DICOTILEDÔNEAS A B tegumento da semente hipocótilo raiz primária

31 ETILENO

32 A LUZ DESFAZ O GANCHO APICAL metionina AdeMet ACC ACC sintase AIA ETILENO Fvl

33 3) FITOCROMO NAS PLANTAS AUTOTRÓFICAS FUNÇÃO: modulação do crescimento e da forma Plantas de Sol Plantas de Sombra

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39 EVITAÇÃO AO SOMBREAMENTO Ou escape ao sombreamento Plantas de sol

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44 Modo de ação do fitocromo

45 SINALIZAÇÕES: intracelular, intercelular e interorgãos 2008

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47 CRIPTOCROMOS: RECEPTORES DE LUZ AZUL

48 RECEPTORES DE LUZ AZUL CRIPTOCROMOS - inibição alongamento caulinar - expansão dos cotilédones - Indução da floração - sincronização do relógio biológico/ ritmo circadiano

49 Criptocromos: cromoproteínas que absorvem luz azul e UVA CRY 1 e CRY 2: localização intracelular geralmente nuclear Modo de ação: envolve uma reação de redox, ativando uma rápida degradação de fatores de transcrição que inibem a transcrição de certos genes responsivos à luz.

50 FOTORECEPTOR DE LUZ AZUL FOTOTROPINAS: -fototropismo -movimento de cloroplastos -abertura de estômatos

51 FOTOTROPINAS FOTOTROPINA

52 FOTOTROPINAS 2 genes-phot1 e PHOT2: 2 cromoproteínas (flavoproteínas) com atividade cinásica Localização: membrana plasmática Modo de ação:mudança conformacional da proteína com ativação do domínio cinase

53 MODO DE AÇÃO: FOTOTROPINAS

54 LUZ AZUL Ca ++ Fosforilação de canais de cálcio fototropina CDPKs Ca ++ Canal de Ca Entrada de Ca Ca ++ Ca ++ Ca++ Ca++ Ca ++ Ca ++ Ca ++ Ca ++ Crescimento diferencial

55 MOVIMENTO DOS CLOROPLASTOS EM ALGAS

56 FOTOTROPISMO

57 FOTOTROPISMO EM RABANETE

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59 FOTOTROPISMO PLÂNTULAS DE RABANETE

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61 Charles Darwin, 1881 The Power of Movement in Plants THE POWER OF MOVEMENT IN PLANTS. BY CHARLES DARWIN, LL.D., F.R.S. ASSISTED BY FRANCIS DARWIN. WITH ILLUSTRATIONS. SECOND THOUSAND. LONDON: JOHN MURRAY, ALBEMARLE STREET The right of Translation is reserved.

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63 Hipótese de Cholodny-Went: distribuição assimétrica de auxinas

64 Transporte diferencial de AIA para o lado sombreado luz Plantas transgênicas de Arabidopsis: gene responsivo a aunina acoplado ao GUS (cor azul)

65 GRAVITROPISMO

66 Gravitropismo do caule Vetor força da gravidade Gravitropismo + da raiz

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69 estatólitos estatocistos coifa

70 a:estatocisto de raiz Lens culinaris b: estatocisto de eixo caulinar Asparagus officinalle

71 Percepção da gravidade no eixo caulinar Fujihira et al., 2000

72 N Morita & Tasaka, 2004

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74 Diferentes fases do gravitropismo radicular e seus períodos Crescimento diferencial Ativação dos sensores mecânicos pelos amiloplastos Realocação PIN Movimento da auxina

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76 Helenice Mercier Capítulo Auxinas Fig. 8.15

77 ESTÍMULO TRÓPICO Ca Ca CDPKs Remodelação do citoesqueleto Rearranjo das PIN Crescimento polarizado CDPKs-calmodulinas

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79 Raiz na horizontal Raiz na vertical Sensibilidade diferencial entre raiz e caule para AIA

80 Arabidopsis no espaço sem gravidade

81 FIM POR HOJE!! heliopropismo