Effects of flooding stress in tomato plants transformed with different levels of mitochondrial sHSP23 6 / Efeitos do estresse por alagamento em plantas de tomateiro transformada com diferentes níveis de sHSP23 6 mitocondrial

ABSTRACT

Abstract Soil flooding is an environmental stressor for crops that can affect physiological performance and reduce crop yields. Abiotic stressors cause changes in protein synthesis, modifying the levels of a series of proteins, especially the heat shock proteins (HSP), and these proteins can help protect the plants against abiotic stress. The objective of this study was to verify if tomato plants cv. Micro-Tom from different genotypes with varying expression levels of MT-sHSP23.6 (mitochondrial small heat shock proteins) have different responses physiological to flooding. Plants from three genotypes (untransformed, MT-sHSP23.6 sense expression levels and MT-sHSP23.6 antisense expression levels) were cultivated under controlled conditions. After 50 days, the plants were flooded for 14 days. After this period half of the plants from each genotype were allowed to recover. Chlorophyll fluorescence, gas exchange, chlorophyll index, leaf area and dry matter were evaluated. Flood stress affected the photosynthetic electron transport chain, which is related to inactivation of the oxygen-evolving complex, loss of connectivity among units in photosystem II, oxidation-reduction of the plastoquinone pool and activity of photosystem I. The genotype with MT-sHSP23.6 sense expression levels was less sensitive to stress from flooding.

RESUMO

Resumo O alagamento do solo é um estressor ambiental para as culturas e pode afetar o desempenho fisiológico e reduzir a produtividade das culturas. Estresses abióticos causam mudanças na síntese de proteínas, modificando os níveis de uma série de proteínas, em especial as proteínas de choque térmico (HSP) e essas proteínas são conhecidas por proteger as plantas contra estresses abióticos. O objetivo deste estudo foi verificar se as plantas do tomateiro cv. Micro-Tom de distintos genótipos com diferentes níveis de expressão da MT-sHSP23.6 (proteínas mitocondriais de choque térmico com pequena massa molecular), têm diferentes respostas fisiológicas ao alagamento. As plantas de três genótipos (não-transformado, transformado com orientação antisense e transformado com orientação sense para MT-sHSP23.6) foram cultivadas sob condições controladas. Após 50 dias as plantas foram alagadas durante 14 dias. Após esse período as plantas de cada genótipo foram recuperadas. Foram avaliados fluorescência da clorofila, trocas gasosas, índice de clorofila, área foliar e massa seca. O estresse por alagamento afetou a cadeia de transporte de elétrons da fotossíntese, que está relacionado à inativação do complexo de evolução do oxigênio, perda da conectividade entre as unidades do fotossistema II, de oxidação e redução do pool de plastoquinona e atividade do fotossistema I. O genótipo com orientação sense MT-sHSP23.6 foi menos sensível ao estresse por alagamento.