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BRASSINOSTERÓIDES (BRs) Anna Clara Érica Vitória Jiovane Anderson Walisson Silva Lucas Ferreira Da Silva Roberta Carolina Ferreira Galvão de Holanda 1 INTRODUÇÃO Compõem um grupo de hormônios esteróides Hormônios esteróides são conhecidos há muito tempo nos animais Reguladores de expansão e do desenvolvimento celular BRASSINOSTERÓIDES 2 Fonte: https://pixabay.com Brassica napus (Canola) ● Extratos do pólen = Crescimento ● Compostos ativos = brassinas BRASSINOSTERÓIDES 30 anos 3 Brassinas Testes fisiológicos Crescimento Brassinosteroides inicialmente foram denominadas de Brassinas Comportamento diferente das Brassinas - Alongamento - Divisão celular - Curvatura - Intumescência - Cisão do segundo entre nó BRASSINOSTERÓIDES 4 Brassinas DEVIDO! Mitchell e colaboradores (1970) Nova família de hormônios vegetais!!! 5 Trabalhos demonstraram que as brassinas não induziram somente o alongamento do caule! Fonte: https://pixabay.comFonte: multigen.com.br Sabendo disso o Departamento de Agricultura dos EUA financiou laboratórios MAS, POR QUE? 6 7 Estrutura química básica 1979 Análise cristalográfica de raio X Brassinolídeo (BL) 60 ID PRECURSOR: (CS) BRASSINOSTERÓIDES Análises de raio X da estrutura do cristal e estudos de espectroscopia (1979) 227 Kg de pólen de canola Purificado 410 mg brassina mais bioativo Denominado = (Brassinolídeo) Brassinolídeo é um esteróide poli-hidroxilado 3 Anos depois! Cientistas japoneses purificaram de galhas da castanheira outro fitoesteróide Castasterona 8 Embora os brassinosteróides fossem conhecidos como compostos endógenos que, em bioensaio, produzem efeitos drásticos no crescimento, eles não foram imediatamente aceitos como hormônios vegetais, devido o seu papel indefinido no crescimento e no desenvolvimento normal dos vegetais. Regulação de numerosos aspectos do desenvolvimento vegetal Arabidopsis Fonte: news.plantsciences.ucdavis.edu 1990 ● Crescimento da parte aérea ● Crescimento da raiz ● Diferenciação vascular ● Crescimento do tubo polínico ● Germinação da semente 9 10 Bioensaio do segundo entrenó do feijoeiro e Bioensaio da inclinação da lâmina de arroz DISTINÇÃO n° de compostos em atividade! Ativo e inativo 11 Como estão identificados 27 Espermatófitas AN e GI Equisetum arvense Fonte: news.plantsciences.ucdavis.edu Fonte: news.plantsciences.ucdavis.edu Marchantia polymorpha Hydrodictyon reticulatum Fonte: flickr.com 12 Rota de sinalização dos Brassinosteróides 13 1 Função/processos da rota de sinalização Este processo tem a função de inibir/regular a biossíntese do hormônio Brassinosteróides. Expressão ou Repressão dos genes de biossíntese de Brassinosteróides. BES1 BZR1Ativa InativaGenes ● BRI1 - (brassinosteroid-insensitive 1) ○ Componente essencial na rota de sinalização de BR. ● BL - (brassinolídeo) ○ Se liga com o BRI1, com alta especificidade. ○ Tem a função de ativar o BRI1. ● Membrana plasmática e endossômicas ○ Onde localiza e ocorre os processos. 2 Receptores 14 15 3 Como ocorre da rota de sinalização 1. O BL se liga ao receptor BRI1 na membrana plasmática; 2. A ligação do BL ativa o BRI1, o qual se torna fosforilado em múltiplos sítios; 3. A ativação BRI1/BAK1 inicia uma cascata de sinalizações que leva a transcrição de genes regulados por BR; 4. A forma desfosforilada de BES1 e BZR1 ativa ou reprime genes-alvo de BR. 16 17 1818 BIOSSÍNTESE DOS BRASSINOSTERÓIDES 19 Reações únicas Reações múltiplas O BRASSINOLÍDEO É SINTETIZADO A PARTIR DO CAMPESTEROL 2020 O BRASSINOLÍDEO É SINTETIZADO A PARTIR DO CAMPESTEROL 6 - Desoxocatasterona Desosteasterona O BR mais ativo BRox2 BR ativo DET2 BAS1 Campestanol Reação Catabólica 26 - Hidroxibrassinolídeo BR inativo Rota tardia de oxidação no c - 6 Castasterona Reações únicas Reações múltiplas Brassinolídeo Campesterol Oxidação C-2 21 O BRASSINOLÍDEO É SINTETIZADO A PARTIR DO CAMPESTEROL 26 - Hidroxibrassinolídeo BR inativo O BR mais ativo BRox2 DET2 BAS1 Campestanol Reação Catabólica Castasterona 6 - Oxocampestanol Teasterona ROT3 Rota precoce de oxidação no c-6 BR ativo Castasterona Rota tardia de oxidação no c-6 Reações únicas Reações múltiplas Brassinolídeo Campesterol Oxidação C-6 22 O BRASSINOLÍDEO É SINTETIZADO A PARTIR DO CAMPESTEROL Arabidopsis Ervilha Arroz As duas rotas convergem para castasterona, a qual, é então, convertida em BL. 23 Tomateiro O BRASSINOLÍDEO É SINTETIZADO A PARTIR DO CAMPESTEROL As duas rotas convergem para castasterona, a qual, é então, convertida em BL. Arabidopsis Ervilha Arroz 24 O nível dos BRs ativos é também regulado por processos metabólicos. - Epimerização; - Oxidação; - Hidroxilação. O CATABOLISMO E A RETROALIMENTAÇÃO NEGATIVA CONTRIBUEM PARA A HOMEOSTASIA DE BR Arabidopsis Gene BAS1 Codifica Citocromo P450 monoxigenases 26 - HidroxibrassinolídeoConcentrações BL 25 O CATABOLISMO E A RETROALIMENTAÇÃO NEGATIVA CONTRIBUEM PARA A HOMEOSTASIA DE BR Arabidopsis Gene BAS1 Superexpressão BL 26 - Hidroxibrassinolídeo inativo Os níveis de BR fisiologicamente ativos são também regulados por mecanismos de retroalimentação negativa. 26 24-epibrasinolídeo Radioatividade foi rapidamente translocada para a parte aérea. OS BRASSINOSTERÓIDES AGEM PRÓXIMOS DE SEUS LOCAIS DE SÍNTESE BL Um importante determinante da resposta hormonal. 27 Fonte: https://hortas.info/ No total, somente 6% do 24-epiBL-14C aplicado foi transportado para as folhas mais jovens. OS BRASSINOSTERÓIDES AGEM PRÓXIMOS DE SEUS LOCAIS DE SÍNTESE 24-epibrasinolídeo 28 24-epiBL aplicado exogenamente na folha somente pode sair desta via floema. OS BRASSINOSTERÓIDES AGEM PRÓXIMOS DE SEUS LOCAIS DE SÍNTESE 24-epibrasinolídeo 29 OS BRASSINOSTERÓIDES AGEM PRÓXIMOS DE SEUS LOCAIS DE SÍNTESE 24-epiBL 3030 BRs: Efeitos no crescimento e desenvolvimento 31 Promovem a expansão e a divisão celulares em partes aéreas O efeito estimulador dos BRs no crescimento é mais pronunciado em tecidos de partes aéreas jovens e em crescimento. 32Os efeitos dos BRs na promoção do crescimento estão refletidos na aceleração do alongamento e da divisão celulares. 33 EX: Em secções de epicótilos de soja iniciou o aumento na taxa de expansão após um período de 45 minutos, e atinge a taxa máxima somente após várias horas de tratamentos. 34 Os BRs promovem, em baixas concentrações, o crescimento da raiz e inibem esse crescimento em altas concentrações. Tanto promovem quanto inibem o crescimento da raiz 35 Promovem a diferenciação do xilema durante o desenvolvimento vascular 36 Tem sido observado que BR promove o crescimento do tubo polínico desde o estigma, ao longo do estilete, até o saco embrionário. Mussing, 2005 Os BRs são necessários para o crescimento de tubos polínicos 37 Mutantes de Arabidopsis BR-deficiente det 2 EX: O tubo polínico não alonga após a germinação no estigma, tendo sido observado que tal alongamento é parcialmente dependente da aplicação de BR. Szekeres et al., 1996 38 Os BRs promovem a germinação de sementes pela interação com outros hormônio vegetais. Os BRs supera o efeito inibidor do ácido abscísico. Promovem a germinação de sementes PERSPECTIVAS DO USO DOS BRASSINOSTERÓIDES NA AGRICULTURA - Nos últimos anos, foramrealizados estudos para testar a capacidade dos BRs. - Aumento na produtividade em diferentes cultivares: Peso fresco Tamanho das plantas Quantidade de grãos A resistência contra infecções e patógenos São capazes de reduzir a queda dos frutos 39 HormônioCultura Ganho (produtividade) Alface 25% na MF Brassinolídeo Meudt et al., 1983 Efeito dos brassinosteróides no rendimento de culturas de importância econômica 40 HormônioCultura Ganho (produtividade) Feijão 45 e 51% na MS Brassinolídeo Meudt et al., 1983 41 Efeito dos brassinosteróides no rendimento de culturas de importância econômica HormônioCultura Ganho (produtividade) Milho 7% de PF 11 e 14% de PS Brassinosteróides Lim e Han, 1988 42 Efeito dos brassinosteróides no rendimento de culturas de importância econômica HormônioCultura Ganho (produtividade) Arroz 31,5% na MS Brassinolídeo Lim, 1987 43 Efeito dos brassinosteróides no rendimento de culturas de importância econômica 44 Foram encontrados resposta para o controle de fenômeno de estresse biótico e abiótico nas plantas através dos BRs como por exemplo: Temperatura, Geada, Seca , Salinidade, Maior tolerância ataque de patógenos, Herbicidas . Tolerância a estresses bióticos e abióticos COSTA. R. C. L. Outros Hormônios Vegetais: BRASSINOSTERÓIDES, POLIAMINAS, ÁCIDO JASMÔNICO E SALICÍLICO. Disponível em: <https://www.ebah.com.br/content/ABAAAfpUYAI/outros-fitormonios-brassinosteroides-acido-salicilico>. Acesso em 02 de agosto de 2019. FERREIRA. B. Z. HORMÔNIOS DE PLANTAS: UMA PROSPECÇÃO SOBRE SUAS DESCOBERTAS E APLICAÇÕES. Disponível em: <www.faculdadespontagrossa.com.br/revistas/index.php/technoeng/.../123>. Acesso em 02 de agosto de 2019. FREITAS. S. J. BRASSINOSTERÓIDES E ADUBAÇÃO NO DESENVOLVIMENTO, CRESCIMENTO E NUTRIÇÃO DE MUDAS DE ABACAXIZEIRO Disponível em: <http://www.uenf.br/Uenf/Downloads/PRODVEGETAL_3434_1282066094.pdf>. Acesso em 02 de agosto de 2019. LARRÉ. C. F. DESEMPENHO FISIOLÓGICO DE SEMENTES DE ARROZ (Oryza sativa L.) TRATADAS COM 24-EPIBRASSINOLÍDEO Disponível em: <http://www.repositorio.ufpel.edu.br/bitstream/123456789/2023/1/dissertacao_cristina_ferreira_larre.pdf>. Acesso em 02 de agosto de 2019. 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