Publication
Study of the Physiological, Molecular and Biochemical Mechanisms in Populus alba L. "Villafranca" clone under salinity stress
| datacite.subject.fos | Ciências Naturais::Outras Ciências Naturais | |
| dc.contributor.advisor | Romano, Anabela | |
| dc.contributor.advisor | Sebastiani, Luca | |
| dc.contributor.author | Pereira, Samanta de Oliveira | |
| dc.date.accessioned | 2025-02-13T14:52:01Z | |
| dc.date.available | 2025-02-13T14:52:01Z | |
| dc.date.issued | 2024-10-09 | |
| dc.description.abstract | The present work aimed to characterize the morphological, physiological, biochemical, and molecular responses of the Populus alba L. "Villafranca" clone to salt stress. To analyze the effects of salt stress, plants were treated for one month with different concentrations of sodium chloride (NaCl): 0 mM (control), 60 mM, 120 mM, and 180 mM NaCl. Morphologically, no significant changes were observed in plant length. However, a decrease in the fresh weight of all organs was noted as salinity levels increased. Symptoms of chlorosis were observed in groups treated with 120 mM and 180 mM NaCl. Physiologically, decreases were observed in all analyzed parameters across all groups, with the 180 mM NaCl group being the most affected. Stomatal conductance (Gs) and net photosynthetic rate (Pn) in the 180 mM NaCl group decreased by 81.4 % and 69.2 %, respectively. Chlorophyll and flavonol content decreased by 40.4 % and 29.4 %, respectively, in the 180 mM NaCl group. Biochemically, proline concentration and mineral element absorption in leaves and roots were quantified. The highest proline concentration was in the 120 mM NaCl treatment (43.2 ± 9.36 mg/g FW), while the 180 mM group had the lowest content (14.5 ± 7.47 mg/g FW). In basal leaves, the group treated with 60 mM NaCl showed the highest proline concentration (8.8 ± 0.68 mg/g FW). Sodium concentration increased in all organs, with the highest concentration in the 180 mM group. The potassium concentration was changed only in roots, where there was a decrease in the 120 and 180 mM groups. Unlike calcium, where there were changes only in the leaves and not in the roots. There was an increase in calcium concentration as salt stress increased, reaching its peak in the 180 mM NaCl group. At the molecular level, the expression of three genes from the glutathione pathway was analyzed: GSTF1, GPX1, and GSH1. Only GSTF1 expression changed under salt stress, increasing by 162.5 % in basal leaves and 179.6 % in roots. GPX1 did not change during stress but was more abundant in leaves. GSH1 was present in similar concentrations in both organs. | eng |
| dc.description.abstract | Nos últimos anos, os solos salinos emergiram como um dos principais desafios enfrentados pela agricultura global, representando uma ameaça significativa à produtividade das plantas e à segurança alimentar global. O excesso de sais iônicos, o baixo potencial hídrico e o conteúdo reduzido de nutrientes em solo salino representam desafios significativos para o crescimento e desenvolvimento das plantas (Zheng et al., 2023). Embora a salinização do solo seja um processo natural, resultante de sais solúveis na precipitação e mecanismos acionados pelo vento, atividades humanas como a irrigação com água salina e o uso excessivo de fertilizantes aceleram esse processo (Li et al., 2014; Hassani et al., 2021). A atual magnitude global do problema é alarmante, a FAO (2023) informou que mais de 1100 milhões de hectares de solo são afetados pela salinidade. Além disso, espera-se que este problema aumente devido aos impactos contínuos das alterações climáticas (Kibria e Hoque, 2019). Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo caracterizar as respostas morfológicas, fisiológicas, bioquímicas e moleculares de Populus alba L. “Villafranca” clone ao stress salino. Populus é uma espécie modelo no estudo de árvores e também é de grande importância ecológica e económica, e por isso seu estudo é de muita importância. Para analisar os efeitos do stress salino em P. alba “Villafranca” clone, as plantas foram tratadas por um mês com diferentes concentrações de cloreto de sódio (NaCl), 0 mM (controlo), 60 mM, 120 mM e 180 mM NaCl. Após o tratamento as plantas foram separadas em, folhas basais e apicais, caule basal e apical e raízes, para que fosse possível analisar não só o efeito em diferentes órgãos, mas também a nível de translocação. Referente as medições morfológicas, não foram observadas mudanças significativas no comprimento das plantas. Entretanto, no peso fresco de todos os órgãos é possível observar uma diminuição conforme aumenta o grau de salinidade. Ainda foram notados sintomas de cloroses nos grupos tratados com 120 mM e 180 mM NaCl. Fisiologicamente, foram observadas diminuições em todos os parâmetros analisados, e em todos os grupos, e como esperado o grupo mais afetado foi o tratado com 180 mM NaCl. Os valores de condutância estomática (Gs) e taxa fotossintética líquida (Pn) do grupo tratado com 180 mM NaCl diminuíram em 81,4 e 69,2 %, respetivamente, em comparação com o primeiro dia de experimento. Relativamente ao teor de clorofila e flavonol a diminuição foi de 40,4 e 29,4 %, respetivamente, no grupo 180 mM NaCl. Para analisar as mudanças a nível bioquímico, foi quantificado a concentração de prolina e a absorção de elementos minerais nas folhas e raízes. A concentração de prolina atingiu o maior nível no tratamento com 120 mM NaCl (43,2 ± 9,36 mg/g FW), enquanto o grupo tratado com 180 mM resultou no menor teor (14,6 ± 7,47 mg/g FW). Enquanto nas folhas basais, o grupo tratado com 60 mM NaCl é o que apresenta maior concentração de prolina (8,8 ± 0,68 mg/g FW). Nas raízes não foram observadas mudanças significativas. Quanto a absorção de minerais, foi analisada a concentração de sódio, potássio e cálcio. Relativamente ao sódio, houve um aumento em todos os tecidos, e como esperado o grupo com maior concentração foi o tratado com 180 mM. A concentração de potássio foi alterada apenas raízes, onde houve uma diminuição nos grupos 120 e 180 mM. Ao contrário do cálcio, onde houve alterações apenas nas folhas e não nas raízes. Houve um aumento na concentração de cálcio conforme aumentou o stress salino, atingindo seu pico no grupo 180 mM NaCl. Relativamente aos mecanismos moleculares, foi analisada a expressão de três genes pertencentes a via da glutationa, glutationa s-transferase F1 (GSTF1), glutationa peroxidase 1 (GPX1) e gama-glutamilcisteína sintetase (GSH1). Esta análise foi realizada através de um RT-PCR, onde foram analisadas o as folhas basais e raízes do grupo controlo e 180 mM NaCl. Dos três genes, apenas o GSTF1 sofreu alteração com o stress salino. Ao comparar o grupo 180 mM com o controlo a sua expressão aumentou em 162,5 % nas folhas e 179,6 % nas raízes, durante o stress. Confirmando assim ter a sua expressão regulada em condições de stress. O gene GPX1 não sofreu alterações durante o stress, mas é possível notar a diferença na sua abundância através dos tecidos, este gene está muito mais presente em folhas do que nas raízes. Enquanto GSH1 esta presente em concentrações semelhantes em ambos os tecidos. Em conclusão, Populus alba L. "Villafranca" clone demonstrou uma série de adaptações ao estresse salino, destacando-se como uma espécie modelo valiosa para estudos de tolerância ao sal. Esses achados contribuem para uma melhor compreensão dos mecanismos subjacentes à tolerância ao sal em árvores, oferecendo insights que podem ser aplicados no desenvolvimento de práticas agrícolas mais eficientes e sustentáveis. | por |
| dc.identifier.tid | 203868277 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.1/26791 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |
| dc.subject | Populus alba | |
| dc.subject | Nacl stress | |
| dc.subject | Resposta a salinidade | |
| dc.subject | Via da glutationa | |
| dc.title | Study of the Physiological, Molecular and Biochemical Mechanisms in Populus alba L. "Villafranca" clone under salinity stress | |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| thesis.degree.name | Mestrado em Biotecnologia |