Mecanismos moleculares desencadeados pela substituição parcial de K por Na no aumento da tolerância à seca do eucalipto

• Processo: 24/07247-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Agrárias - Recursos Florestais e Engenharia Florestal - Silvicultura
• Pesquisador responsável: Paulo Mazzafera
• Beneficiário: Nikolas de Souza Mateus
• Instituição Sede: Instituto de Biologia (IB). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Nutrição florestal Eucalipto Aquaporinas Ativação enzimática Estresse hídrico Expressão gênica Potássio Sódio
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: aquaporinas | Ativação Enzimática | Estresse Hídrico | Eucalipto | Expressão de genes | Transportadores | Nutrição Florestal

Resumo

A substituição parcial do potássio (K+), nutriente mais exigente para o eucalipto, pelo sódio (Na+), um elemento benéfico, tem sido proposto como uma estratégia de manejo promissora para aumentar a produtividade florestal e aliviar os impactos da seca, aumentando a eficiência do uso da água e da resistência à embolia do xilema. No entanto, os mecanismos moleculares subjacentes que desencadeiam o metabolismo das plantas regulado positivamente pelo K+ e Na+ na tolerância à seca são um desafio fundamental para a indústria agrícola que ainda não foram explorados. As hipóteses são que: (i) a substituição parcial de K por Na aumenta a expressão de grupos funcionais específicos de transportadores e aquaporinas, o que, por sua vez, regula positivamente os sistemas de transporte de íons e água, aliviando, assim, o estresse induzido pela seca; (ii) o Na¿ substitui o K¿ na ativação de enzimas dependentes de K¿ envolvidas no metabolismo de C (ciclo de Calvin e via glicolítica) e no metabolismo de N (como NR, NiR e ciclo GS/GOGAT), com possíveis variações específicas de espécie; (iii) alterações na regulação transcricional de genes específicos de enzimas levam a mudanças correspondentes em suas atividades enzimáticas; (iv) a substituição parcial de K por Na pode não causar mudanças drásticas no metaboloma das plantas. Um experimento em vaso com duas relações K/Na (fornecimento de K e substituição parcial de K por Na) e dois regimes hídricos, irrigado (W+) e com estresse hídrico (W-), será realizado em mudas de duas espécies de eucalipto com sensibilidades contrastantes à seca. Juntamente com os parâmetros de trocas gasosas e o potencial hídrico foliar, avaliaremos a dinâmica de expressão gênica de aquaporinas específicas, transportadores de Kz e Naz, e enzimas dependentes de Kz envolvidas no metabolismo de C e N, e validando as expressões genéticas medindo as atividades máximas dessas enzimas chave relacionadas ao metabolismo de C e N. Esta investigação é promissora para a promoção de práticas florestais sustentáveis e para a redução da dependência de fertilizantes potássicos dispendiosos, aumentando a eficiência de uso de nutrientes e de água, contribuindo para a resiliência económica e ambiental face aos crescentes desafios da seca. (AU)