Integração de genômica funcional e biologia de sistemas na análise transcriptômica associada à tolerância ao déficit hídrico e sua inferência em arroz (Oryza sativa) e cana-de-açúcar (Saccharum spp.) por meio da análise em rede

• Processo: 23/10829-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2024
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Vegetal
• Pesquisador responsável: Antonio Vargas de Oliveira Figueira
• Beneficiário: Pedro Cristovão Carvalho
• Instituição Sede: Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ). Universidade de São Paulo (USP). Piracicaba , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/10055-4 - Otimizando Transcriptômica Espacial em Plantas: Desenvolvendo Um Pipeline de Análise Para Dados Baseados em STOmics em Culturas Poliploides, BE.EP.DR
• Assunto(s): Arroz Biologia computacional Cana-de-açúcar Transcriptoma Biologia molecular
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: arroz | bioinformática | cana-de-açúcar | ShDJ | Transcriptoma | Biologia Molecular

Resumo

A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é uma das principais culturas agrícolas do mundo para a produção de açúcar e bioetanol. O déficit hídrico representa o fator abiótico mais limitante na produção, aumentando a necessidade do desenvolvimento de cultivares mais tolerantes à seca. Face as mudanças climáticas, os programas de melhoramento têm redirecionado suas estratégias visando o desenvolvimento de cultivares mais tolerantes à seca, atuando desde a seleção clássica até prospecção de genes envolvidos com resposta a seca para o desenvolvimento de cultivares por transgenia. O desenvolvimento da biotecnologia fornece subsídios para reduzir o tempo de desenvolvimento de uma nova cultivar, buscando identificar genes candidatos por meio da análise de transcriptoma, até avaliar o efeito de sua expressão em sistemas biológicos complexos. A transgenia pode explorar genes envolvidos em todas as vias de resposta da cana-de-açúcar ao déficit hídrico, desde a percepção do sinal até a resposta ao estresse. Trabalhos recentes conduzidos pela equipe do Centro de Cana (IAC) identificou que a superexpressão do gene ShDJ (Saccharum hybrid Dirigent-Jacalin) resultou em plantas de arroz com maior desempenho produtivo sob condições de restrição hídrica, além da modificação da composição da biomassa. Tal fato sinaliza que ShDJ possui potencial biotecnológico para geração de plantas geneticamente modificadas mais tolerantes à seca. No entanto, é necessário identificar os efeitos que a manipulação do nível de expressão de ShDJ causa em outros genes e vias em cana-de-açúcar, e elucidar seu papel na tolerância ao déficit hídrico. Neste contexto, o presente projeto objetiva explorar a biologia de sistemas por meio da análise em redes associada à dados de transcriptoma de eventos elite de arroz transgênicos superexpressando ShDJ como sistema modelo e de eventos similares em cana de açúcar investigando as alterações associadas. As análises permitirão a expansão e validação de rede biológica em desenvolvimento para a cana de açúcar, incluindo aspectos relativos a respostas a estresse abiótico, incorporando dados transcriptômicos dos eventos associados e dados públicos disponíveis. Os resultados também servirão para investigar as alterações decorrentes da expressão do transgene tendo em vista demandas regulatórias para a liberação ambiental de eventos transgênicos.