HORMÔNIOS VEGETAIS (Cont.)

CITOCININAS

Histórico

• Década de 50: procura por substâncias indutoras de divisão celular;

• O AIA já era conhecido e utilizado na CT; • Outros constituintes complexos eram

adicionados: água de coco, extrato de levedura; • Miller (1955): Isolou a cinetina esperma de

arenque parcialmente degradado;

Cinetina: formada a partir da base nitrogenada adenina.

N

N N

N

NH2

Adenine

ATP

DNA

RNA

NAD(P)

N

N N

N

N-CH2-C=C-CH2-OH

CH3

(Ribose)

(ribose)

Zeatin (Riboside)

(Adenosine)

• Anos mais tarde, isolou-se

a zeatina (Letham, 1974),

citocinina natural obtida de

extratos de endosperma

imaturo de milho (Zea mays)

As citocininas têm sido definidas como compostos que

têm atividades biológicas similares à trans-zeatina. Estas

atividades incluem as seguintes habilidades:

1) Induzir divisão celular em callus na presença de uma

auxina;

2) Promover formação de gemas ou raízes a partir de

cultura de callus quando na razão molar auxina:

citocinina apropriada;

3) Retardar a senescência de folhas;

4) Promover expansão de cotilédones em dicotiledôneas.

•As raízes são os principais centros produtores de citocininas nas plantas;

•Contudo, podem tbem ser sintetizadas no ápice caulinar.

Biossíntese

Manutenção dos níveis celulares de citocininas • Taxa de síntese; • Redução da cadeia lateral; • Conjugação (ppalmente c/ açúcares, inativas)

e hidrólise, e • Oxidação da cadeia lateral (oxidase da

citocinina - CKO).

Transporte das citocininas • Xilema (ppalmente as formas ribosídicas) • Floema: folhas senescentes para as partes

mais jovens (formas glicosídicas) Importantes em sp de clima temperado

(suprimento p/ retomada de crescimento na primavera)

Cytokinin signal is perceived externally or internally by multiple histidine protein kinases at the plasma membrane. On perception of the cytokinin signal, histidine protein kinases initiate a signalling cascade through the phosphorelay that results in the nuclear translocation of AHP proteins from the cytosol. Activated AHP proteins interact with sequestered ARR proteins or ARR complexes, and release the activation type of ARR proteins from putative repressors in the nucleus. The liberated ARR proteins bind to multiple cis elements in the promoter of target genes. The transcription activation is essential for cell proliferation, shoot formation and delayed leaf senescence. Activation of the repressor-type of ARR genes as cytokinin primary response genes provides a negative feedback mechanism. RD, response domain; BD, DNA-binding domain; AD, transcription activation domain; PM, plasma membrane; N, nucleus; R, putative repressor; H, histidine; D, aspartate. (Hwang & Sheen, 2001)

Percepção e transdução de sinal

Efeitos das citocininas

• Regula a divisão celular em partes aéreas e raízes (Fig.);

• Diferenciação celular; • Estabelecimento de drenos (Fig.); • Retardamento da senescência foliar (Fig.) • Modificação da dominância apical, induzindo

o crescimento de gemas laterais (Fig.)

Tobacco plants overexpressing the gene for cytokinin oxidase. The plant on the left is wild type. The two plants on the right are overexpressing two different constructs of the Arabidopsis gene for cytokinin oxidase: AtCKX1 and AtCKX2. Shoot growth is strongly inhibited in the transgenic plants. (From Werner et al. 2001.)

Cytokinin suppresses the growth of roots. The cytokinin-deficient AtCKX1 roots (right) are larger than those of the wild-type tobacco plant (left). (From Werner et al. 2001.)

Efeito da citocinina (cinetina) sobre o movimento de um aminoácido em plântulas de pepino. Um aminoácido radioativamente marcado que não pode ser metabolizado, o ácido aminoisobutírico, foi aplicado em um pequeno ponto sobre o cotilédone direito de cada uma das plântulas.

Plant expressing ipt gene remains green and photosynthetic

Age-matched control: advanced senescence, no photosynthesis

“Vassoura-de-bruxa” em Abies balsamea, causada por Corynebacterium fascians.

“Vassoura-de-bruxa” em Theobroma cacao, causada pelo fungo Crinipellis perniciosa.

Interação auxina:citocinina em meio de cultivo K

inet

in c

once

ntra

tion

(mg/

ml)

0.0 0.2 1.0

IAA concentration (mg/ml)

0.0 0.005 0.03 0.18 1.08 3.0

ÁCIDO ABSCÍSICO

Histórico

•Antes da década de 40: efeitos de extratos de plantas na promoção da

dormência em gemas e sementes;

•Década de 50: isolada uma substância denominada inibidor-β, que

inibia o crescimento de coleóptiles;

•Década de 60: isolamento e cristalização de uma substância que induzia

a abscisão de frutos de algodoeiro. Foi denominada abscisina II (Addicott

e colaboradores);

•Nesta mesma época, um composto isolado de gemas dormentes de Acer

pseudoplatanus foi denominado dormina (Wareing e colaboradores).

•Constatou-se que os três compostos tinham a mesma identidade

química, e foi estabelecido o nome ácido abscísico, em 1967.

Em plantas superiores o ABA é sintetizado via rota dos terpenóides. Alguns mutantes deficientes em ABA que tem sido úteis em elucidar a rota são mostrados nos passos que bloqueiam. A rota para o catabolismo do ABA inclui a conjugação para a forma form ABA-β-D-glucosil ester ou oxidação para a forma de ácido faseico e então, ácido dihidrofaseico . ZEP = zeaxanthin epoxidase; NCED = 9-cis-epoxycarotenoids dioxygenase.

Biossíntese e Metabolismo do ABA

Localização subcelular: plastídeos e citosol.

Transporte do ABA • Floema, xilema e células parenquimáticas

(intercâmbio entre folhas adultas, folhas jovens e raízes);

• Em Lupinus: síntese na raiz e transporte no xilema é mais importante sob condições de estresse salino (55%). Em plantas não estressadas: 28%.

Efeitos fisiológicos 1) Desenvolvimento das sementes: o conteúdo de ABA aumenta durante a

embriogênese. • Promove tolerância à dessecação no embrião; • Promove acúmulo de proteínas de armazenamento na embriogênese; • Previne a germinação precoce e viviparidade (Fig.) • Interage com as GAs para determinar a dormência de sementes (Fig.);

2) Respostas ao estresse hídrico:

• ABA promove fechamento estomático (Fig.)

• ABA altera a relação raiz:parte aérea (Fig.)

Efeitos fisiológicos

Efeitos fisiológicos

3) Outros:

•Dormência de gemas;

•Senescência;

•Proteção contra injúrias.

ETILENO

Histórico •Início da civilização egípcia: incisão em frutos de figo para

induzir maturação;

•1893: Em Açores verificou-se que a fumaça de serragem

induzia florescimento em abacaxi;

•Árvores na vizinhança de postes de iluminação (etileno

como um componente da combustão)

•1901: Neljubow (estudante russo) aplicou etileno a

plântulas de ervilha e observou a “resposta tríplice”.

BIOSSÍNTESE

Efeitos fisiológicos •Amadurecimento de frutos

• Respostas a alagamento (anoxia/hipoxia)

Aerênquima em milho sob anoxia (B)

Formação de raízes adventícias em Rumex

• Senescência e abscisão foliar

Some physiological effects of ethylene on plant tissue in various developmental stages. (A) Triple response of etiolated pea seedlings. Six-day-old pea seedlings were treated with 10 ppm (parts per million) ethylene (right) or left untreated (left). The treated seedlings show a radial swelling, inhibition of elongation of the epicotyl, and horizontal growth of the epicotyl (diagravitropism). (B) Epinasty, or downward bending of the tomato leaves (right), is caused by ethylene treatment. Epinasty results when the cells on the upper side of the petiole grow faster than those on the bottom. (C) Inhibition of flower senescence by inhibition of ethylene action. Carnation flowers were held in deionized water for 14 days with (left) or without (right) silver thiosulfate (STS), a potent inhibitor of ethylene action. Blocking of ethylene results in a marked inhibition of floral senescence. (D) Promotion of root hair formation by ethylene in lettuce seedlings. Two-day-old seedlings were treated with air (left) or 10 ppm ethylene (right) for 24 hours before the photo was taken. Note the profusion of root hairs on the ethylene-treated seedling. (A and B courtesy of S. Gepstein; C from Reid 1995, courtesy of M. Reid; D from Abeles et al.1992, courtesy of F. Abeles.)

Aplicações comerciais

1) Florescimento em abacaxi;

2) Amadurecimento de frutos;

3) Inibidores da síntese ou de receptores: aumento

da vida pós-colheita (frutos, flores); em cana-de-

açúcar, maturador.

OUTROS

• Brassinosteróides • Poliaminas • Ácido jasmônico • Ácido salicílico