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Metabolomics nas plantas

Metabolomic estuda nas plantas ajuda a compreender a biologia da planta e a fisiologia da perspectiva das moléculas químicas pequenas. O papel do metabolomics encontrou sua maneira na biotecnologia da planta, na pesquisa transgénica, na tolerância melhorada de forçar, e na criação de animais de planta.

Thaliana de Arabidopsis (planta modelo). Crédito: SINITAR/Shutterstock.com

Aproxima-se determinando metabolomes nas plantas

A cromatografia, cromatografia do elevado desempenho acoplada com espectroscopia em massa, espectroscopia da ressonância magnética nuclear (NMR), perto da espectroscopia infravermelha (NIR) de Raman da ressonância, e da espectroscopia infravermelha transformada Fourier (FT-IR) é algumas das aproximações metabolomic usadas para determinar metabolitos da planta.

  • Uma combinação da electroforese capilar com os auxílios da espectroscopia em massa (CE-MS) na caracterização do perfil do ácido aminado na cultura celular das plantas, demonstra o metabolome nas folhas alaranjadas contaminadas pelas bactérias, e na identificação do perfil do metabolito no anisatum do Illicium.
  • O procedimento metabólico do fingerprinting foi introduzido em ciências de planta usando FT-IR.
  • A microscopia acoplada com espectroscopia de Raman foi encontrada para ser bem sucedida em phytochemicals de identificação e de determinação e em sua distribuição directamente dos tecidos das plantas.
  • NMR foi usado para descrever os metabolitos que são produzidos quando as plantas de milho são expor ao esforço de sal.
  • A aproximação NMR diferenciou plantas transgénicas e não-transgénicas do thaliana de Arabidopsis
  • Os métodos NMR provaram melhorar a produção anticancerosa dos alcalóides do indole pelo overexpression de G10H e de ORCA3 em plantas do roseus do Catharanthus.
  • A cromatografia de gás acoplada com espectrometria em massa mostrou uma elevação nos níveis de monolignol análogos e em ácidos fenólicos com mais desconstrução na parede de pilha fácil do virgatum do Panicum do organismo. A mesma aproximação mostrou a tolerância aumentada da seca em Solanum Tuberosum (L) pela expressão da sintase 1 de Trehalose-6-phosphate.

O uso da cromatografia líquida acoplado com métodos da espectrometria em massa (LC-MS) está na tendência de aumento.

Bases de dados da espécie da planta

Para explicar a função dos genes em Arabidopsis (membro da família, do Brassicaceae), a iniciativa do metabolomics da planta foi começada. Os metabolitos reconhecidos por LC-MS são contidos na base de dados do tomate de Metabolome. Terpmed tem a informação sobre plantas terpenoid.

Igualmente contêm dados em outros metabolitos secundários e os produtos naturais que são essenciais na aplicação terapêutica das drogas. O projecto do repositório de Armec tem a informação sobre a batata, Arabidopsis e em mais espécies que são focalizadas para colheitas de alimento.

Os dados sobre os íons encontrados no tomate estão disponíveis em MotoDB e em KOMICS. Os recursos tais como MetaCyc têm a informação sobre sobre 1.800 caminhos que integram com dados do metabolito de cima de 2.000 organismos da planta.

A PLANTA de KEGG da base de dados do caminho de KEGG tem dados em metabolitos secundários. Os dados de uma variedade de espécies da planta tais como o trigo, o arroz, o Arabidopsis, e a pera são encontrados estam presente em MS2T. AraCyc, RiceCyc, rede da genómica dos Solanacea, HumanCyc, Mapman, Arabidopsis Reactome, PlantCyc, e a KaPPA-Vista são outras bases de dados associadas. Estas bases de dados ajudam a validar dados do metabolome e estão disponíveis enquanto uma fonte de referência para metabolomic pesquisa.

Identificação metabólica do caminho

Para melhorar a saúde de seres humanos, a produção do metabolito do alimento é importante. Para conseguir este objetivo, ajuda do metabolomics em identificar caminhos. De facto, os estudos têm mostrado já que determinados caminhos de alteração podem aumentar o valor nutritivo na produção de planta.

A pesquisa de Metabolomic sobre o arroz dourado (GR) endereçou a edição-deficiência nutritiva global da vitamina A. No endosperma do arroz genetically alterado, β-caroteno (a vitamina A) é acumulada. Na variedade do arroz GR2, 84% do β-caroteno é acumulado.

Patrick Moore, PhD Ecologist, Allow Golden Rice Now, Canada

As anticianinas, que dão a cor e qualidades antioxidantes às plantas, são aumentadas com engenharia de instalações. Estes metabolitos são úteis de proteger contra muitas doenças nos seres humanos; contudo, os níveis naturais da anticianina nas plantas não são suficientes para dar benefícios óptimos. A pesquisa de Metabolomic sobre o tomate mostrou a acumulação das anticianinas em umas quantidades mais altas; as concentrações são combinadas com as plantas tais como os mirtilos e as amoras-pretas, que têm uns níveis mais altos do antocyanin.

A capacidade antioxidante foi aumentada a três vezes na variedade roxa nova do tomate da cor. Também, quando esta variedade nova do tomate foi dada como um suplemento dietético aos ratos, suspeitados com cancro, a esperança de vida dos ratos igualmente aumentados.

Um outro estudo encontrou que a variedade transgénica do tomate mostrou um de mais alto nível dos polyamines tais como o spermine e o spermidine. Isto conduziu a uma elevação no lycopene (metabolito) no início do amadurecimento de fruto, que estende a vida da videira, melhora a qualidade nutritiva, e produz o suco de fruto superior. Os estudos mostraram que com mutação genética HP1/LeDDB1, a acumulação dos flavanoids era mais alta no Lycopersicum do Solanum, conduzindo a um valor nutritivo mais alto na planta.

Papel na colheita

Plante o jogo dos metabolitos um papel em fornecer a cor, o perfume, o gosto nas flores e os frutos ao envolver em respostas do esforço e da resistência. Diversos estudos metabolomic estão focalizados para reduzir a perda do rendimento quando as colheitas são expor ao esforço biótico ou abiótico ou a uma combinação de esforços.

Os estudos de Metabolomic nos órgãos florais do arroz encontraram que o esforço da seca e de calor causa a inanição do açúcar tendo por resultado a falha reprodutiva na grão. Um outro estudo encontrou essa phenylalanine e glutamina- 2 ácidos aminados, e outros 16 ácidos gordos para jogar um papel nas variedades do arroz que são resistentes ao midge de bílis.

Fontes:

  1. https://www.hindawi.com/journals/bmri/2013/792527/
  2. https://www.arabidopsis.org/portals/education/aboutarabidopsis.jsp
  3. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3262138/
  4. http://www.mdpi.com/1422-0067/17/6/767/pdf

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Last Updated: Feb 26, 2019

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