Differences in biochemical, physiological and molecular response mechanisms of rice, weedy rice and barnyardgrass subjected to drought
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Em: Pesquisa Agropecuária Tropical (Brazil) v. 52 p. 1-10; (2022)Sumário:
ABSTRACT - The drought stress tolerance may differ among species and cultivars. The drought effect on plants depends on the impact on the plant’s physiological, biochemical and molecular processes, as well as on its ability to adapt under these conditions. This study aimed to evaluate the physiological and biochemical responses, and determine the expression of the genes OsAPX2, OsHSP24.15, OsHSP71.10 and OsHSP85.88 under drought conditions in rice, weedy rice and barnyardgrass. A greenhouse experiment was performed in a complete randomized design, with four replications and two factors: water conditions (well-watered and water deficit) and plant species [rice (Oryza sativa cv. Puitá), weedy rice (Oryza spp.) and barnyardgrass (Echinochloa spp.)]. Under drought conditions, the rice and weedy rice plants showed more cellular damage than the barnyardgrass, and the three species showed a reduced photosynthetic rate. C3 plants (rice and weedy rice) increased the damage to lipids and proteins at 5 days of drought. However, for C4 plants (barnyardgrass), the drought conditions did not affect the biochemical parameters. The expression of the OsHSP85.88 gene increased in the three plants exposed to water deficit.
KEYWORDS: Oryza spp., Echinochloa spp., photosynthesis, oxidative damage.Sumário:
RESUMO - Diferenças nos mecanismos de resposta bioquímica, fisiológica e molecular de arroz, arroz daninho e capim-arroz submetidos a seca - A tolerância ao estresse hídrico pode diferir entre espécies e cultivares. O efeito da seca nas plantas depende do impacto nos processos fisiológicos, bioquímicos e moleculares da planta e da capacidade de a mesma se adaptar a essas condições. Objetivou-se avaliar as respostas fisiológicas e bioquímicas, bem como determinar a expressão dos genes OsAPX2, OsHSP24.15, OsHSP71.10 e OsHSP85.88 em condições de seca em arroz, arroz daninho e capim-arroz. Foi realizado experimento em casa-de-vegetação, em delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições e dois fatores: condições hídricas (bem irrigado e déficit hídrico) e espécies de plantas [arroz (Oryza sativa cv. Puitá), arroz daninho (Oryza spp.) e capim-arroz (Echinochloa spp.)]. Em condições de seca, as plantas de arroz e arroz daninho apresentaram mais danos celulares do que o capim-arroz, e as três espécies apresentaram taxa fotossintética reduzida. As plantas C3 (arroz e arroz daninho) aumentaram os danos aos lipídios e proteínas aos 5 dias de seca. No entanto, para plantas C4 (capim-arroz), as condições de seca não afetaram os parâmetros bioquímicos. A expressão do gene OsHSP85.88 aumentou nas três plantas expostas ao déficit hídrico.
PALAVRAS-CHAVE: Oryza spp., Echinochloa spp., fotossíntese, dano oxidativo.
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Publicação online; 35 ref.; 4 illus.; 3 tables; Summaries (En, Pt)
ABSTRACT - The drought stress tolerance may differ among species and cultivars. The drought effect on plants depends on the impact on the plant’s physiological, biochemical and molecular processes, as well as on its ability to adapt under these conditions. This study aimed to evaluate the physiological and biochemical responses, and determine the expression of the genes OsAPX2, OsHSP24.15, OsHSP71.10 and OsHSP85.88 under drought conditions in rice, weedy rice and barnyardgrass. A greenhouse experiment was performed in a complete randomized design, with four replications and two factors: water conditions (well-watered and water deficit) and plant species [rice (Oryza sativa cv. Puitá), weedy rice (Oryza spp.) and barnyardgrass (Echinochloa spp.)]. Under drought conditions, the rice and weedy rice plants showed more cellular damage than the barnyardgrass, and the three species showed a reduced photosynthetic rate. C3 plants (rice and weedy rice) increased the damage to lipids and proteins at 5 days of drought. However, for C4 plants (barnyardgrass), the drought conditions did not affect the biochemical parameters. The expression of the OsHSP85.88 gene increased in the three plants exposed to water deficit.
KEYWORDS: Oryza spp., Echinochloa spp., photosynthesis, oxidative damage.
RESUMO - Diferenças nos mecanismos de resposta bioquímica, fisiológica e molecular de arroz, arroz daninho e capim-arroz submetidos a seca - A tolerância ao estresse hídrico pode diferir entre espécies e cultivares. O efeito da seca nas plantas depende do impacto nos processos fisiológicos, bioquímicos e moleculares da planta e da capacidade de a mesma se adaptar a essas condições. Objetivou-se avaliar as respostas fisiológicas e bioquímicas, bem como determinar a expressão dos genes OsAPX2, OsHSP24.15, OsHSP71.10 e OsHSP85.88 em condições de seca em arroz, arroz daninho e capim-arroz. Foi realizado experimento em casa-de-vegetação, em delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições e dois fatores: condições hídricas (bem irrigado e déficit hídrico) e espécies de plantas [arroz (Oryza sativa cv. Puitá), arroz daninho (Oryza spp.) e capim-arroz (Echinochloa spp.)]. Em condições de seca, as plantas de arroz e arroz daninho apresentaram mais danos celulares do que o capim-arroz, e as três espécies apresentaram taxa fotossintética reduzida. As plantas C3 (arroz e arroz daninho) aumentaram os danos aos lipídios e proteínas aos 5 dias de seca. No entanto, para plantas C4 (capim-arroz), as condições de seca não afetaram os parâmetros bioquímicos. A expressão do gene OsHSP85.88 aumentou nas três plantas expostas ao déficit hídrico.
PALAVRAS-CHAVE: Oryza spp., Echinochloa spp., fotossíntese, dano oxidativo.
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