10/10/2019 1 Crescimento/desenvolvimento do sistema radicular: sinalização hormonal e formação de raízes laterais Profa. Dra.Helenice Mercier Laboratório de Fisiologia do Desenvolvimento Vegetal Ano 2019 Todas as plantas têm raízes? Tillandsia usneoides (Bromeliaceae) Crescimento/Desenvolvimento do sistema radicular • Qual a importância prática de se estudar o desenvolvimento de raízes e o grau de plasticidade desse desenvolvimento? Algumas informações para contextualizar... • A população mundial cresce rapidamente; • Cultivares foram selecionadas para crescer em condições ótimas. Isso implica em fornecer água, nutrientes, por exemplo, em altas doses; • Irrigação: 70% do uso da água doce vai para esse fim. Escassez! • Uso de fertilizantes: solos adubados são necessários. Poluentes e caros!
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Crescimento/desenvolvimento do sistema radicular: Todas as ... · 10/10/2019 7 wox5 = manutenÇao da populaÇÃo de cÉlulas-tronco plt = induz a expressÃo de pins, concentrando
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Transcript
10/10/2019
1
Crescimento/desenvolvimento
do sistema radicular: sinalização
hormonal e formação de raízes
laterais
Profa. Dra.Helenice Mercier
Laboratório de Fisiologia do Desenvolvimento Vegetal
Ano 2019
Todas as plantas têm raízes?
Tillandsia usneoides (Bromeliaceae)
Crescimento/Desenvolvimento
do sistema radicular
• Qual a importância prática de se estudar o
desenvolvimento de raízes e o grau de
plasticidade desse desenvolvimento?
Algumas informações para
contextualizar... • A população mundial cresce rapidamente;
• Cultivares foram selecionadas para crescer
em condições ótimas. Isso implica em
fornecer água, nutrientes, por exemplo, em
altas doses;
• Irrigação: 70% do uso da água doce vai para
esse fim. Escassez!
• Uso de fertilizantes: solos adubados são
necessários. Poluentes e caros!
10/10/2019
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Atualmente...
• Criação de cultivares “robustas” – podem
ser cultivadas em condições sub-ótimas.
• Tolerância a estresses abióticos – estratégia
importante!
• Solos em sua maioria são ambientes
heterogêneos: pobres em nutrientes, secos,
salinos etc
• Otimização do sistema radicular- uma
possibilidade...uma solução!
Arquitetura do sistema radicular-
(ASR)
• Disposição espacial das raízes no solo-
comprimento, número, posicionamento e
ângulo – determinam o volume de solo a ser
explorado
• Capacidade de ajustar a ASR – importante
aspecto da performance da planta e sua
plasticidade para lidar com uma grande
variedade de condições ambientais.
Principais objetivos da aula: • Como se compõe o sistema radicular?
• Quais são os principais fatores ambientais que
modulam o crescimento das raízes?
• Onde e como ocorre crescimento?
• Qual a sinalização hormonal na divisão e no
alongamento celular?
• Como se formam as raízes laterais? Como se
distribuem num solo heterogêneo em termos de
nutrientes?
• Qual a sinalização existente entre raízes e parte
aérea?
Tipos de raízes
Koevoets et al. 2016
10/10/2019
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Modulação da arquitetura para sistema radicular típico de dicot.
Koevoets et al. 2016
Quais os principais fatores
ambientais que modulariam
ASR?
Limitação Hídrica ou Nutricional
• P
• Baixa mobilidade nos solos
• Alta reciclagem
• N
• Alta mobilidade nos solos
• Alta lixiviação
ASR responde a estresse abiótico:
deficiência de fósforo (dicot)
seta azul = raiz primária
seta cinza = raiz lateral
efeito positivo à direita e
negativo à esquerda
Koevoets et al. 2016
10/10/2019
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Aumento no nº e comprimento
dos pelos radiculares (-P)
Aumento de pelos radiculares em
resposta ao estresse nutricional
ASR responde a estresse abiótico:
deficiência de nitrato (dicot)
seta azul = raiz primária
seta cinza = raiz lateral
efeito positivo à direita e
negativo à esquerda
Koevoets et al. 2016
Mudanças na arquitetura do
sistema radicular
Pouca
disponibilidade
de N
Raízes
profundas
Pouca
disponibilidade
de P
Raízes
superficiais
Kerbauy, 2019
10/10/2019
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ASR responde a estresse
abiótico: deficiência hídrica (dicot)
seta azul = raiz primária
seta cinza = raiz lateral
efeito positivo à direita e
negativo à esquerda
Koevoets et al. 2016
Como ocorre essas mudanças na
arquitetura do sistema radicular?
O QUE É CRESCIMENTO?
QUAL A DIFERENÇA ENTRE
CRESCIMENTO E
DESENVOLVIMENTO?
DESENVOLVIMENTO
CRESCIMENTO (aumento irreversível tamanho)
DIFERENCIAÇÃO (especialização)
MEDIDA DO CRESCIMENTO
AUMENTO DE DIÂMETRO
AUMENTO DE VOLUME
AUMENTO DE COMPRIMENTO
AUMENTO DE MASSA FRESCA
AUMENTO DE MASSA SECA
AUMENTO Nº DE CÉLULAS
10/10/2019
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Qual é o local das raízes onde ocorre
a divisão celular?
E o alongamento?
COIFA
MERISTEMA
RADICULAR
REGIÃO DE
ALONGAMENTO
REGIÃO DE
MATURAÇÃO
COIFA
CRESCIMENTO ABERTO:
FORMAÇÃO DA RAIZ PRIMÁRIA
Por que os meristemas não
desaparecem durante o processo
de diferenciação radicular? Manutenção da atividade das células
tronco
LOCALIZAÇÃO ESPECÍFICA – ZONA CENTRAL DO MERISTEMA
CÉLULAS COM CAPACIDADE DE AUTO-RENOVAÇÃO
(NÃO SE DIFERENCIAM ESTRUTURALMENTE)
(gene Wuschel)
(Genes Plethora -PLT e
WOX5)
CÉLULAS TRONCO
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WOX5 = MANUTENÇAO
DA POPULAÇÃO DE
CÉLULAS-TRONCO
PLT = INDUZ A EXPRESSÃO
DE PINs, CONCENTRANDO
AIA NO ÁPICE RADICULAR
TPA = FLUXO BASÍPETO
DE AIA ATIVA WOX 5
IDENTIDADE DO MERISTEMA APICAL CAULINARAR (MAR):
o papel das auxinas (AIA)
Diferenciação do MAR: o papel das
citocininas (CKs)
Azul = AIA
Rosa = Citocininas SHY2 =
(SHORT HYPOCOTYL2)
É INDUZIDO POR CKs ,
ESTIMULANDO A
DIFERENCIAÇÃO
CELULAR
SCN – stem cell niche
PM – proximal meristem
EDZ – elongation/differentiation zone
TZ – transition zone
Au
xin
as
Cit
ocin
inas
Citocininas
Auxina (AIA)
Fluxo de auxinas : basípeto (em relação ao caule)
Fluxo de citocininas: acrópeto (em relação ao caule)