Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10400.14/16216
Título: Evaluation of the physiological and molecular impact of iron deficiency in two legume species = Avaliação do impacto fisiológico e molecular da deficiência de ferro em duas esécies de leguminosas
Autor: Mendes, Inês Valadares Serrão Branco
Orientador: Vasconcelos, Marta Wilton de
Santos, Carla Sancho dos
Data de Defesa: 19-Jun-2014
Resumo: As leguminosas apresentam um papel socio-económico importante e fazem parte da nutrição humana e animal. As suas sementes comestíveis são uma fonte de micronutrientes, com alto conteúdo proteico. Apesar do ferro (Fe) ser o quarto elemento mais abundante na superfície terrestre, a sua baixa solubilidade torna-o pouco biodisponível para as plantas, baixando o conteúdo de Fe nas suas sementes. Em países pobres, onde as sementes são componentes predominantes das dietas, o acesso a fontes de nutrientes variadas e fortificadas é limitado, aumentando a prevalência de doenças associadas à subnutrição, tal como a Anemia por Deficiência de Ferro. Várias estratégias têm sido utilizadas para atenuar esta doença, sendo uma delas a biofortificação. Contudo, para aumentar o conteúdo nutricional das sementes é necessário perceber os mecanismos relacionados com as vias dos minerais até às mesmas. Assim, genes relacionados com a absorção (FRO2, IRT1), transporte (NRAMP3, VIT1, YSL1) e armazenamento (Ferritin) do Fe, bem como novos genes candidatos (GCN2 and WEE1), foram estudados, em duas espécies de leguminosas utilizadas na nutrição humana e animal: Glycine max e Medicago sp. Este trabalho foca também os mecanismos fisiológicos comuns relativos à deficiência de Fe destas duas espécies, crescidas na presença e na ausência deste nutriente. Neste trabalho, ambas as espécies revelaram-se suscetíveis à clorose por deficiência de ferro (IDC), desenvolvendo vários sintomas característicos, tais como redução do crescimento, amarelecimento das folhas e desenvolvimento de raízes secundárias. Os genes FRO2 e IRT1 apresentaram níveis de expressão similares, o que sugere que o IRT1 é co-regulado pelo FRO2. Quanto ao transporte, NRAMP3 e VIT1 apresentaram padrões de expressão opostos, sendo estes mais elevados nas folhas. YSL1 e Ferritin apresentaram maior expressão na suficiência de Fe, em ambos os tecidos. Os resultados obtidos para o GCN2 indicam que este gene participa no metabolismo do Fe, visto que na falta de Fe é sobre-expresso, principalmente nas raízes. Quanto ao WEE1, os resultados sugerem que este gene é sub-expresso em ausência de Fe onde o crescimento é reduzido. Quando sumetidas a condições de stress (ausência de Fe), ambas as espécies apresentaram um impacto nutricional semelhante, com diminuição do conteúdo nutricional, e com maior concentração de zinco na parte aéria e de Fe nas raízes. Este trabalho contribui para uma melhor compreensão, tanto dos mecanismos de resposta à deficiência de Fe, como de novos genes relacionados com o metabolismo do Fe, crucial não só para combater o IDC e consequente impacto económico, mas também para o aumento do conteúdo nutricional de leguminosas importantes na nutrição humana e animal.
Legume grains have an important socio-economical role, being highly utilized in human and animal nutrition. They are mainly cultivated for their edible seeds, sources of micronutrients, and their high protein content. Although iron (Fe) is the fourth most abundant element in the earth’s crust, its limited solubility makes it poorly bioavailable for plants, lowering the Fe content of their seeds. In poorer countries, where seeds are the main components of their diets, the access to diverse food sources and fortified food sources is often limited, increasing the prevalence of several diseases associated with undernourishment, namely Iron Deficiency Anemia (IDA). Various strategies are being used to withstand this disease and one of them is biofortification. However, to increase the seeds mineral content, one must understand the mechanisms underlying the minerals pathway to the plants edible parts. Thus, Fe related genes involved in nutrient uptake (FRO2, IRT1), transport (NRAMP3, VIT1, YSL1), and storage (Ferritin), as well as novel candidate genes (GCN2 and WEE1), were studied, in two significant crops utilized in human and animal nutrition: Glycine max and Medicago sp. This work also focused on the common physiological mechanisms underlying the response to Fe deficiency, of these two species, grown under Fe-deficient and Fe-sufficient conditions. In the current work, both species were very susceptible to Iron Deficiency Chlorosis (IDC), developing several characteristic symptoms, such as yield reduction, yellowing of leaves and development of secondary roots. Fe acquisition genes, FRO2 and IRT1, presented similar expression patterns, suggesting that IRT1 is co-regulated with FRO2. In what concerns Fe transport, NRAMP3 and VIT1, showed opposite functions and appeared to have a stronger expression in the leaves. YSL1 and Ferritin presented higher expression levels under Fe-sufficient conditions in shoots and roots. The results obtained for GCN2 strongly indicate that this gene plays a role in Fe metabolism, since in the lack of Fe it is over-expressed, mainly in roots. In what concerns to WEE1, the results show that this gene seems to have a more important role in Fe-sufficient roots, being under-expressed in stress situations, where growth is diminished. When submitted to stress conditions, both species presented a similar nutritional impact, with a decreased nutrient content, where Zn predominates in the aerial part, whereas Fe predominates in the roots. This work contributes to an enhanced understanding, on Fe deficiency response mechanisms, as well as new Fe-metabolism related genes, crucial not only to combat IDC crop devastation and consequent economic damage, but also to increase Fe content in the edible parts of legume plants in order to improve human nutrition and health.
URI: http://hdl.handle.net/10400.14/16216
Aparece nas colecções:ESB - Dissertações de Mestrado / Master Dissertations
R - Dissertações de Mestrado / Master Dissertations

Ficheiros deste registo:
Ficheiro Descrição TamanhoFormato 
tese.pdf1,65 MBAdobe PDFVer/Abrir


FacebookTwitterDeliciousLinkedInDiggGoogle BookmarksMySpace
Formato BibTex MendeleyEndnote Degois 

Todos os registos no repositório estão protegidos por leis de copyright, com todos os direitos reservados.