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Impacto do processamento alternativo na tolerância ao estresse de calor em arroz (Oryza sativa L.)

Resumo

O arroz é um dos alimentos mais consumidos no mundo, mas o estresse térmico afeta sua produção e a qualidade dos grãos. Para identificar soluções mecanicistas para melhorar o cultivo do arroz sob as ameaças do aquecimento global, as respostas moleculares da tolerância ao estresse térmico devem ser entendidas. Controles transcricionais e pós-transcricionais estão envolvidos na ampla gama de respostas ambientais da planta. O processamento alternativo (PA), em particular, é um mecanismo amplamente difundido que tem um papel importante na defesa da planta contra estresses, mas foi, até onde sabemos, completamente ignorado nos estudos do transcriptoma de arroz sob estresse térmico. Nosso projeto visa compreender a complexidade da regulação da expressão gênica em resposta ao estresse térmico de maneira dinâmica, integrando respostas do PA, para identificar genes envolvidos na tolerância ao calor. Para isso, realizaremos uma análise transcriptômica temporal de plantas de arroz expostas a altas temperaturas. Usaremos métodos de análise de última geração desenvolvidos no nosso estudo da resposta ao frio em Arabidopsis (Calixto et al., 2018), que identificaram mudanças significativas no PA e na expressão gênica, e descobriram novos genes reguladores, como fatores de transcrição e fatores de processamento, na resposta ao frio. Assim, geraremos uma análise robusta da expressão gênica diferencial nos níveis transcricionais e abordaremos a questão não respondida da extensão e dinâmica da regulação do PA sobre o estresse térmico em arroz. Com essa informação, também investigaremos a sensibilidade da expressão / PA de genes chave sensíveis ao calor em diferentes condições de estresse térmico, bem como sua regulação em cultivares de arroz com tolerância ao calor contrastante. Por fim, investigaremos a função de possíveis reguladores do PA envolvidos na resposta ao calor, gerando linhas de planta de expressão e perda de função (CRISPR-Cas9 não transgênica) de genes candidatos, que serão monitorados para fenótipos sob o estresse térmico. O conhecimento resultante fornecerá conhecimentos e estratégias para avançar rapidamente o melhoramento de arroz em resposta às mudanças climáticas. (AU)