Sementes de Nicotiana benthamiana toleram hiperacelerações de até 400.000 x g
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v10i8.17323Palavras-chave:
Hipergravidade; Ultracentrifugação; Aceleração; Força g; Nicotiana benthamiana.Resumo
A exposição à hipergravidade pode alterar a viabilidade, morfologia, fisiologia, desenvolvimento e comportamento de seres vivos. Dessa forma, a análise desses fatores é essencial quando se considera a vida em planetas supermassivos, bem como em cenários de 'panspermia balística' relacionados à ejeção de rochas a partir da superfície de um planeta, que poderiam servir como veículos de transferência para espalhar a vida entre os planetas dentro de um sistema solar. Estudos analisando os efeitos de regimes de hipergravidade são abundantes na literatura, entretanto, apenas alguns realizaram experimentos utilizando condições da ordem de 105 x g. Ademais, a única espécie de planta testada até agora, como uma estrutura inteira em vez de partes separadas exposta, ao estresse gravitacional dessa ordem de grandeza na sua totalidade foi Oryza sativa, cujas sementes foram capazes de germinar após terem sido expostas a 450.000 x g. Recentemente, o nosso grupo de pesquisa demonstrou que algumas espécies de nematóides de vida livre podem suportar 400.000 x g. No presente estudo, relatamos que sementes da planta modelo Nicotiana benthamiana expostas a 400.000 x g por 1h são capazes de germinar em plântulas jovens totalmente normais, sem alterações morfológicas aparentes. Uma vez que N. benthamiana é usada em laboratórios em todo o mundo e é uma planta modelo de fácil cultivo, modelos teóricos e experimentais de litopanspermia e vida em planetas supermassivos podem se beneficiar disso.
Referências
Bally P. J., Nakasugi K., Jia F., Jung H., Ho S. Y., Wong M., Paul C. M., Naim F., Wood C. C., Crowhurst R. N., Hellens R.P., Dale J. L., & Waterhouse P. M. (2015). The extremophile Nicotiana benthamiana has traded viral defence for early vigour. Nature Plants, 1, 15165. 10.1038/nplants.2015.165
Beams, H. W. (1949). Some effects of centrifuging upon protoplasmic streaming in Elodea. Biological Bulletin, 96, 246-256. 10.2307/1538359
Beams, H. W. & King, R. L. (1935). The effect of ultracentrifuging on the cells of the root tip of the bean (Phaseolus vulgaris). Proceedings of The Royal Society Series B-Biological Sciences, 118, 264-276. 10.1098/rspb.1935.0056
Bouck, G. B. (1963a). Stratification and subsequent behavior of plant cell organelles. Journal of Cell Biology, 18, 441-457. 10.1083/jcb.18.2.441
Bouck, G. B. (1963b). An examination of the effects of ultracentrifugation on the organelles in living root tip cells. American Journal of Botany, 50, 1046-1054. 10.2307/2439913
Deguchi, S., Shimoshige, H., Tsudome, M., Mukai, S., Corkery, R. W., Ito, S. & Horikoshi, K. (2011). Microbial growth at hyperaccelerations up to 403,627 x g. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 108, 7997-8002. 10.1073/pnas.1018027108
Dos Santos, M. A., Fachel, F. N., Nava, M. J., Astarita, L. V., Collin, P., Russomano, T. (2012) Effect of hypergravity simulation on carrot germination and growth. Aviat Space Environ Med, 83(10):1011-2. 10.3357/asem.3476.2012.
Faraoni, P., Sereni, E., Gnerucci, A., Cialdai, F., Monici, M., Ranaldi, F. (2019) Glyoxylate cycle activity in Pinus pinea seeds during germination in altered gravity conditions.Plant Physiology and Biochemistry, 139, 389-394.
Gao, Z., Lic, D., Menga, C., Xu, D., Zhang, X. & Ye, N. (2013). Survival and proliferation characteristics of the microalga Chlamydomonas sp. ICE-L after hypergravitational stress pretreatment. Icarus, 226, 971-979. 10.1016/j.icarus.2013.07.017
Kostoff, D. (1937). Chromosome alterations by centrifuging. Science, 86, 101. 10.1126/science.86.2222.101
Kostoff, D. (1938). The effect of centrifuging upon the germinated seeds from various plants. Cytologia, 8, 420-442. 10.1508/cytologia.8.420
Kwon, S. T., Kikuchi, S. & Oono, K. (1992a). Molecular-cloning and characterization of gravity specific cDNA in rice (Oryza sativa L) suspension callus. Japanese Journal of Genetics, 67, 335-348. 10.1266/jjg.67.335
Kwon, S. T. & Oono, K. (1992b). Gravity responsible protein and messenger-RNA related to the survival of rice (Oryza sativa L) from gravity stress. Japanese Journal of Genetics, 67, 321-334. 10.1266/jjg.67.321
Mastrapa, R. M. E., Glanzberg, H., Head, J. N., Melosh, H. J. & Nicholson, W. L. (2001). Survival of bacteria exposed to extreme acceleration: implications for panspermia. Earth and Planetary Science Letters, 189, 1-8. 10.1016/S0012-821X(01)00342-9
Melosh, H. J. (1984). Impact ejection, spallation, and the origin of meteorites. Icarus, 59, 234-260. 10.1016/0019-1035(84)90026-5
Melosh, H. J. (1993). Blasting rocks off planets. Nature, 363, 498-499.
Micheten, M. V. C.; & Pessenti, I. L. Extractos vegetales en el control de brevicoryne brassicae en brassicaceans. Research, Society and Development, 10, e57710313681. 10.33448/rsd-v10i3.13681.
Montgomery, P. O. B., Rosenblum, E. & Vanorden, F. (1963). A relationship between growth and gravity in bacteria. Aerospace Medicine, 34, 352-354.
Pereira, A. S., et al. (2018). Metodologia da pesquisa científica. UFSM, <https://repositorio.ufsm.br/bitstream/handle/1/158 24/Lic_Computacao_Meto
dologiaPesquisa-Cientifica.pdf?sequence=1>.
Souza, T. A. J., Carli, G. J. & Pereira, T. C. (2017). Survival potential of the anhydrobiotic nematode Panagrolaimus superbus submitted to extreme abiotic stresses. Invertebrate Survival Journal, 14, 85-93. 10.25431/1824-307X/isj.v14i1.85-93
Souza, T. A. J. & Pereira, T. C. (2018). Caenorhabditis elegans tolerates hyperaccelerations up to 400,000 x g. Astrobiology, 18, 825-833. 10.1089/ast.2017.1802
Tada, A., Adachi, F., Kakizaki, T., & Inaba, T. (2014). Production of viable seeds from the seedling lethal mutant ppi2-2 lacking the atToc159 chloroplast protein import receptor using plastic containers, and characterization of the homozygous mutant progeny, Frontiers in Plant Science, 5, 243. 10.3389/fpls.2014.00243
Tamaoki, D., Karahara, I., Nishiuchi, T., Wakasugi, T., Yamada, K., & Kamisaka, S. (2014). Effects of hypergravity stimulus on global gene expression during reproductive growth in Arabidopsis. Plant Biol (Stuttg). 16 (1):179-86. 10.1111/plb.12124
Takemura, K., Kamachi, H., Kume, A., Fujita, T., Karahara, I., & Hanba, Y. T. (2017). A hypergravity environment increases chloroplast size, photosynthesis, and plant growth in the moss Physcomitrella patens. J Plant Res. 130 (1):181-192. 10.1007/s10265-016-0879-z. Epub 2016 Erratum in: J Plant Res. 2018, 131(5):887.
Waldron, K. W. & Brett, C. T. (1990). Effects of extreme acceleration on the germination, growth and cell-wall composition of pea epicotyls. Journal of Experimental Botany, 41, 71-77. 10.1093/jxb/41.1.71
Yoshida, N., Minamimura, T., Yoshida, T. & Ogawa, K. (1999). Effect of hypergravitational stress on microbial cell viability. Journal of Bioscience and Bioengineering, 88, 342-344. 10.1016/s1389-1723(00)80023-7
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