Ministério da Educação Universidade Federal Rural da Amazônia Instituto de Ciências Agrárias Disciplina: Fisiologia Vegetal Professor: Dr. Roberto Cezar Lobo da Costa Belém – Pará 2006

CITOCININAS

SUMÁRIO Introdução Objetivos Biossíntese, Metabolismo e Transporte das Citocininas Modos de ação das citocininas Efeitos da interação das Citocininas Citocininas e a Biotecnologia Conclusão Literaturas Consultadas

INTRODUÇÃO Citocininas = Citocinese  Divisão celular Descoberta: Década de 1950, por uma equipe de pesquisadores liderada pelo Dr. Folke Skoog da Universidade de Winsconsin (EUA) ao cultivar a medula da planta do tabaco in vitro. O cultivo da medula da planta do tabaco em in vitro, utilizando meios nutritivos contendo AIA, extrato de levedura e água de coco, promoveu uma intensa proliferação de células. Carlos Miller (1955) isolou a primeira citocinina formada pelas bases nitrogenadas encontradas no esperma de arenque (peixe marinho) e a denominou Cinetina.

Skoog et al., 1965 propuseram o termo citocinina para compostos com atividade biológica igual à cinetina,ou seja, capazes de promover citocinese em células vegetais. Hall (1973) definiu as citocininas como sendo substâncias que promovem o crescimento e a diferenciação em cultura de calo (aglomerado de células). David Letham (1973) isolou a primeira citocinina natural de plantas em extrato de milho verde (Zea mays), denominando-a de Zeatina Tipos de Citocininas: cinetina (KIN) ou 6-furfurilaminopurina, 6 – benzilaminopurina (BAP) ou 6 – benzildenina, a isopenteniladenina (iP) ou 6-(δ, δ-dimetilalilamino) purina, a zeatina ou 6-(δ – metil – y – hidroximetilalilamino) – purina.

Citocininas Naturais Citocininas Sintéticas Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004

OBJETIVOS Conhecer a biossíntese, o metabolismo e o transporte das citocininas nos vegetais. Determinar o modo de ação das citocininas nas células dos vegetais Identificar os alvos primários das citocininas e os efeitos das mesmas quando interagem com outros hormônios, fatores ambientais e/ou microorganismos Conhecer a importância da aplicação das citocininas na Biotecnologia Vegetal.

BIOSSÍNTESE DAS CITOCININAS Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004

CONJUGAÇÃO DAS CITOCININAS Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004

CONJUGAÇÃO DAS CITOCININAS Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004

OXIDAÇÃO DAS CITOCININAS Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004

OXIDAÇÃO DAS CITOCININAS Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004

HIDRÓLISE DAS CITOCININAS Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004

TRANSPORTE A biossíntese de Cks ocorre nas principalmente nas raízes e são transportadas para a parte aérea através do xilema na forma de ribosídeos. Análise da seiva bruta em várias plantas revelam grandes quantidades de Cks, destacando-se a zeatina ribosídeo As Cks são encontradas no floema durante a translocação de assimilados de folhas senescentes (fontes) para as partes jovens da planta (drenos) na forma de glicosídeos. A hidrólise das citocininas glicosídicas armazenadas nos vacúolos de folhas senescentes é a quebra de dormência de gemas durante a primavera.

MODO DE AÇÃO DAS CITOCININAS Percepção do Sinal Transdução do Sinal Percebido Alvos Primários da Ação Hormonal

Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004

Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004

ALVOS PRIMÁRIOS DAS CITOCININAS Divisão Celular Diferenciação Celular Estabelecimento de Drenos Retardamento da Senescência Foliar Fotomorfogênese

DIVISÃO CELULAR As citocininas (Cks) atuam em etapas específicas do ciclo celular, regulando a atividade de proteínas denominadas ciclinas, que controlam a divisão celular. As Cks induzem genes primários como: cycd 3 que codifica uma ciclina envolvida na passagem da fase G1 para fase S (síntese de DNA) do ciclo celular. Outro gene induzido por Cks é o cdc 2 que codifica uma cinase envolvida na transição da fase G2 para mitose. As Cks induzem também o gene cdc 2 a codificar ciclinas, mas somente na presença do hormônio auxina.

CITOCININAS E O CICLO CELULAR CKs  Gene cycd3  Ciclinas Interfase Mitose G1 S G2 M 5 7 3 1 Ciclinas Gene cdc2 Cks + Axs Cinase Gene cdc2 Cks

CITOCININAS E O CICLO CELULAR Gene cycd3 Ciclinas Citocininas + Auxinas Gene cdc2 Ciclinas Citocininas Gene cdc2 Cinase

DIFERENCIAÇÃO CELULAR As Cks atuam na diferenciação das células, sobretudo no processo de formação de gemas caulinares. As Cks atuam sobre genes regulatórios de domínio homeótico como Knotted (Kn 1) e Shotmeristmless (stm) Domínio homeótico é uma característica de genes envolvidos em mutações homeóticas, que provocam a transformação de um órgão em outro.

DESENVOLVIMENTO DE GEMAS NO MUSGO Funaria E EM ORQUÍDEAS CULTIVADAS IN VITRO Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004 & Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G.,2004 Protonemas do Musgo Funaria hygrometrica Orquídeas

ESTABELECIMENTO DE DRENOS A formação de gemas caulinares exige que haja um aporte de nutrientes, pois novos brotos funcionam como drenos. As Cks atuam de modo direto em, pelo menos, duas proteínas (invertase e transportador de hexose) as quais são necessárias para o descarregamento apoplástico no floema A invertase diminui o potencial químico da sacarose na região do descarregamento, favorecendo a chegada continua desse nutriente. O transportador de hexose é necessário para que os açúcares entrem nas células do dreno.

Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004

Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004

Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004

RETARDAMENTO DA SENESCÊNCIA FOLIAR Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004

Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004

FOTOMORFOGÊNESE As Cks atuam sobre o fitocromo B (Phy B), através do ARR4 - regulador de resposta da via de sinalização das citocininas. O ARR4 impede a reversão da forma ativa do Phy B que absorve luz na faixa do vermelho extremo, para a forma inativa do Phy B, que absorve luz na faixa do vermelho. Desse modo, as Cks mantêm o Phy B na forma ativa e ocasiona efeitos no desestiolamento (inibição do crescimento no escuro) e diferenciação dos cloroplastos.

ORIGEM DOS CLOROPLASTOS Fonte: Biologia das Células, Amabis & Martho, 2001 ORIGEM DOS CLOROPLASTOS

Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004

ALVOS PRIMÁRIOS DAS CITOCININAS Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G.,2004

EFEITOS DAS CITOCININAS Interação outras classes hormonais ( auxinas) Interação entre vegetais e meio ambiente Luz Nutrientes Minerais Temperatura Interação entre vegetais e microorganismos

INTERAÇÃO ENTRE AUXINA E CITOCININA Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy,G., 2004 INTERAÇÃO ENTRE AUXINA E CITOCININA

BALANÇO AUXINA/CITOCININA NO DESENVOLVIMENTO VEGETAL Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy,G., 2004 BALANÇO AUXINA/CITOCININA NO DESENVOLVIMENTO VEGETAL

REGULAÇÃO DO CRESCIMENTO E DA FORMAÇÃO DE ÓRGÃOS EM CALOS DE TABACO Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004 REGULAÇÃO DO CRESCIMENTO E DA FORMAÇÃO DE ÓRGÃOS EM CALOS DE TABACO

INTERAÇÃO ENTRE VEGETAIS E MICROORGANISMOS Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004 & Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G.,2004 INTERAÇÃO ENTRE VEGETAIS E MICROORGANISMOS

CITOCININAS E BIOTECNOLOGIA VEGETAL

Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004

Galha do tomateiro Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004

Bombardeamento de partículas (Biobalística) Partículas de tungsténio ou ouro revestidas com plasmídeo Ti Células vegetais Canhão de particulas A penetração das partículas de tungsténio nas células alvo permite a introdução do plasmídeo no núcleo, passando a fazer parte da informação genética das células. Bombardeamento de partículas (Biobalística)

MÉTODO DE MICROINJEÇÃO DE DNA

CONCLUSÃO Concluímos que as citocininas são fitormônios de extrema importância, pois regulam, além da divisão celular, as principais atividades relacionadas com um crescimento e desenvolvimento harmonioso dos vegetais como um todo. Além disso, é atualmente utilizado em larga escala no processo de biotecnologia vegetal.

LITERATURAS CONSULTADAS AMABIS, J.M & MARTHO, G.R – Biologia das Células – Origem da vida, Citologia, Histologia e Embriologia – 1ª Edição, Volume 1, 2001 – Editora Moderna/ São Paulo LENINGHER, A.L – Princípios de Bioquímica – 2001, Editora Sarvier/ SP KERBAUY, G.B.; Fisiologia Vegetal – Editora Guanabara Koogan / Rio de Janeiro,2004. RAVEN, P.H, EVERT, R.F, & EICHHORN, S.E – Biologia Vegetal – 6º edição; 2001 – Editora Guanabara Koogan, Rio de Janeiro. TAIZ, L. & ZEIGER, E. – Fisiologia Vegetal – 3ª edição; 2004 – Editora Artmed, Porto Alegre/ RS.

OBRIGADO!!!