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Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
This thesis aims to understand the aluminum (Al) bioaccumulation capacity, toxicity
effects and tolerance mechanisms in two rare species endemic from Portugal, Plantago
algarbiensis Samp. and Plantago almogravensis Franco. Firstly, two protocols were
developed to propagate in vitro these species (Chapter 2). Afterwards it was
investigated the influence of low pH on in vitro growth (Chapter 3). The seed
germination requirements and the effects of Al on the germination and early
development of seedlings were then evaluated in Chapters 4 and 5, respectively. The
impact of low pH and Al on physiological responses, oxidative stress status and
capacity for Al accumulation in micropropagated shoots and plantlets was investigated
in the subsequent chapters (Chapters 6, 7 and 8). Finally, in Chapter 9 the possible
implications of organic acids in Al detoxification were evaluated.
Both species were successfully micropropagated showing high shoot multiplication
rates and rooting frequencies and the micropropagated shoots of both species were able
to tolerate and grow in low pH conditions. The seeds of both species germinate readily
at 15 ºC and Al showed no impact on the germination percentage in either species but
oxidative stress during early seedling development was detected. Although, both species
accumulated considerable Al amounts and showed to be moderately tolerant to low pH
and Al, P. almogravensis appeared to be more able to manage the oxidative stress and,
therefore, adapted to maintain cellular physiology and growth under these stress
conditions. Results suggested that Al detoxification in P. almogravensis implies both
secretion of organic acids from roots and Al intracellular chelation by organic acids,
while in P. algarbiensis only the internal mechanism seems to be involved. This
research contributes to the understanding of the mechanisms underlying P. algarbiensis
and P. almogravensis adaptation to acidic Al-rich conditions.
O alumínio (Al) é o metal mais abundante na crosta terrestre, onde permanece maioritariamente insolúvel. Quando os solos se tornam ácidos, como é o caso de cerca de 40% do solo arável, o Al, dependendo do pH, pode hidrolisar-se em vários complexos que podem provocar diferentes efeitos biológicos. O complexo Al(H2O)6 3+ (ou simplesmente Al3+) é o mais fitotóxico, afetando o crescimento e o desenvolvimento das plantas. A sua toxicidade é explicada pela elevada afinidade do Al3+ para as paredes celulares, membranas plasmáticas e metabolitos, interferindo em importantes processos morfológicos, fisiológicos e moleculares. Apesar disso, algumas plantas desenvolveram mecanismos para combater o stress causado pelo Al sendo capazes de crescer em áreas com elevado teor deste metal. As espécies selvagens podem apresentar fenótipos mais tolerantes que as plantas cultivadas, e ser úteis para compreender os mecanismos de tolerância ao Al, fornecendo informação fundamental para aumentar a tolerância das espécies cultivadas.
O alumínio (Al) é o metal mais abundante na crosta terrestre, onde permanece maioritariamente insolúvel. Quando os solos se tornam ácidos, como é o caso de cerca de 40% do solo arável, o Al, dependendo do pH, pode hidrolisar-se em vários complexos que podem provocar diferentes efeitos biológicos. O complexo Al(H2O)6 3+ (ou simplesmente Al3+) é o mais fitotóxico, afetando o crescimento e o desenvolvimento das plantas. A sua toxicidade é explicada pela elevada afinidade do Al3+ para as paredes celulares, membranas plasmáticas e metabolitos, interferindo em importantes processos morfológicos, fisiológicos e moleculares. Apesar disso, algumas plantas desenvolveram mecanismos para combater o stress causado pelo Al sendo capazes de crescer em áreas com elevado teor deste metal. As espécies selvagens podem apresentar fenótipos mais tolerantes que as plantas cultivadas, e ser úteis para compreender os mecanismos de tolerância ao Al, fornecendo informação fundamental para aumentar a tolerância das espécies cultivadas.
Description
Keywords
Solos Propagação in vitro Alumínio Ácidos orgânicos Plantago albarbiensis P. almogravensis