Engineering for desiccation postponement: antisense of sucrose transporter in tobacco specifically on guard cells results in reduced stomatal conductance and increased water use efficiency | Transformação genética visando resistência à seca: plantas de tabaco transgênicas antisenso do transportador de sacarose apresentam menor condutância estomática e aumento na eficiência do uso da água

It was evaluated the importance of guard cell (GC) sucrose transporter and the role of sucrose as osmotic on GC. We transformed tobacco plants with antisense gene construct for sucrose transporter driven by KST1, GC specific promoter. Transgenic plants GC have less sucrose, more starch and modest increase in K + contents. Low sucrose contents in GC of transgenic lines were associated with low stomatal conductance (g s ), suggesting the importance of sucrose transporter and symplastic sucrose in maintaining low osmotic potential on GC. It was observed rapid starch disappearance when the guard cells are swelling, fact not observed in control plants. By means of low g s tobacco plants demonstrated diffusional (stomatal) restriction of photosynthesis (A), low transpiration rate (E) and low sub-stomatal CO 2 concentration, high A/E and higher carbon rate composition (δ 13 C). However, higher A/E was associated with lower A, consequently, a slower crop growth rate, but not smaller “efficiency index” as showed by relative growth rate. The δ 13 C data confirms the low conductance, showing that it represents a common stomata behavior over all plant development. By means of low g s tobacco plants, we got desiccation postponement phenotype as principal feature of this transformation, being high water saving plants. These results suggest that manipulation of sucrose transport in GC may be developed as a practical mechanism for drought avoidance and water conservation during irrigation. These results illustrate the importance of fine tuning of sucrose metabolism transport and metabolism in the fitness of stomatal function in contributing to plant survival or growth under unfavorable water conditions.

Nesse trabalho foi avaliada a importância do transportador de sacarose especificamente em células guarda (CG) e o papel da sacarose sobre os movimentos estomáticos. Utilizou-se plantas de tabaco transformadas com o antisenso do gene do transportador de sacarose sob controle do promotor KST1, específico de GC. As CG das plantas transgênicas apresentaram menores teores de sacarose, maiores nos de amido e um modesto incremento nos de K + . O menor conteúdo de sacarose nas CG das plantas transgênicas esteve associado com menores valores de condutância estomática (g s ). Essa associação sugere a importância da sacarose no simplasto na manutenção de baixos potenciais osmóticos nas CG. Foi observada uma rápida redução nos teores de amido quando os estômatos estavam se abrindo, fato não observado nas plantas não-transformadas. Nas plantas transformadas, com menor g s , foi possível demonstrar uma restrição difusional (estomática) à fotossíntese (A). As plantas transformadas também apresentaram menor taxa de transpiração (E) e menor concentração de CO 2 na câmara sub-estomática, além de maiores valores da razão de composição isotópica (δ 13 C). Entretanto, maiores valores da razão A/E esteve associado com menores valores de A, conseqüentemente, a uma menor taxa de crescimento, porém não a uma menor eficiência baseada nas taxas de crescimento relativas. Os dados de δ 13 C confirmaram a menor g s e reforçam que esse fenótipo se prolongou pelo desenvolvimento das plantas. Por meio de plantas de tabaco com menor g s foi possível demonstrar que o fenótipo de retardamento à seca foi a principal característica desta transformação, proporcionando as plantas transgênicas um menor consumo de água. Os resultados sugerem que a manipulação do transporte de sacarose em CG foi um mecanismo prático e efetivo na aquisição de plantas mais resistentes à seca.

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