Estudo da interação entre a resposta ao stress e o metabolismo do AIB (ácido índole-3-butírico) no enraizamento adventício de nogueira (Juglans spp.)

Abstract

A micropropagação é uma alternativa eficiente à propagação convencional de nogueira-comum (Juglans regia L.), permitindo a multiplicação clonal de genótipos selecionados com a vantagem de permitir contornar a recalcitrância ao enraizamento adventício (EA), comportamento observado em diversas cultivares de interesse agronómico. Nesta dissertação foram investigados os mecanismos moleculares associados ao EA em dois genótipos com comportamento contrastante ao EA: ‘Chandler’ (recalcitrante) e o híbrido ‘Paradox’ (de fácil enraizamento). O estudo foi focado nos mecanismos de sinalização associados às espécies reativas de oxigénio (ROS) e ao ião cálcio (Ca²⁺), neste último focado na caracterização dos genes das Calmodulinas (CaM), genes que codificam proteínas ativadas pelo Ca²⁺. A análise in silico identificou seis genes CaM em J. regia (JrCaM), dos quais JrCaM1, JrCaM2 e JrCaM4 apresentaram expressão diferencial durante o processo de EA, com um perfil de expressão dependente do genótipo. A quantificação das ROS e a análise da expressão da Catalase (CAT), uma enzima envolvida na homeostase das ROS, revelaram também respostas dependentes do genótipo. Este é o primeiro estudo que descreve a caracterização dos genes CaM e revela o envolvimento da CAT na homeostase das ROS durante o EA em J. regia, contribuindo para a compreensão dos mecanismos moleculares subjacentes à eficiência da formação de raízes adventícias. - Exploring the interaction between stress response and IBA (Indole-3-butyric acid) metabolism in adventitious root formation in walnut (Juglans spp.) - Abstract: Micropropagation of the common walnut (Juglans regia L.) offers an efficient alternative to conventional propagation methods, enabling large-scale multiplication of selected genotypes and overcoming the challenges associated with adventitious root formation (ARF) recalcitrance observed in various genotypes. This dissertation investigated the molecular mechanisms underlying ARF in two genotypes with contrasting rooting behaviors: the cultivar ‘Chandler’ (recalcitrant) and the hybrid ‘Paradox’ (easy-rooting). The study focused on signaling mechanisms involving reactive oxygen species (ROS) and calcium ions (Ca²⁺), with particular emphasis on the characterization of Calmodulin (CaM) genes, which encode Ca²⁺-activated proteins. In silico analysis allowed the identification of six genes encoding for CaM in the J. regia genome, of which JrCaM1, JrCaM2, and JrCaM4 showed genotype-dependent differential expression during ARF induction. ROS quantification and expression analysis of the antioxidant enzyme catalase (CAT) also revealed genotype-specific responses. This is the first study to characterize the CaM gene family and analyze CAT expression in J. regia, contributing to the understanding of the molecular mechanisms underlying the efficiency of adventitious root formation.