Análise do metatranscriptoma de rizosfera de cana-de-açúcar submetida ao estresse hídrico

Autor(es)

Victor Marques de Oliveira Gambarini

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
• Data de defesa: 2018-07-23

Membros da banca

Renato Vicentini; Marcelo Falsarella Carazzolle; Marco Aurélio Takita

• Orientador: Renato Vicentini

Resumo

Em vista das mudanças climáticas, estão previstas mudanças no regime pluviométrico de todo o globo, causando seca em determinadas regiões e aumento de chuvas em outras. Nesse sentido, plantas de grande interesse comercial como a cana-de-açúcar devem ser alvo de pesquisas em busca de maior produtividade e de maiores condições de adaptação frente às futuras alterações do clima. É sabido que os microrganismos que se desenvolvem próximos à raiz das plantas, ou na chamada rizosfera, podem influenciar o crescimento e desenvolvimento destas através de uma variedade de mecanismos, como por exemplo a promoção da mobilização de nutrientes, aumento da absorção de minerais, estímulo ao crescimento vegetal e supressão de patógenos. Dessa forma, esse estudo utilizou métodos de bioinformática para analisar os dados gerados no sequenciamento em larga escala do metatranscriptoma da rizosfera de cana-de-açúcar submetida ao estresse hídrico. Ademais, foi caracterizado o perfil taxonômico e funcional da microbiota ativa, além de ter-se caracterizado a expressão gênica diferencial induzida pelo estresse hídrico e, finalmente, foram geradas redes de co-expressão gênica a partir dos dados obtidos. A montagem de novo do metatranscriptoma resultou em 316.958 contigs a partir dos quais foram preditas 405.547 ORFs. As análises da composição taxonômica do metatranscriptoma revelaram uma predominância dos filos Proteobacteria (52,2%), Actinobacteria (15,1%) e Bacteroidetes (10,6%). Os quatro gêneros mais abundantes que tiveram abundância relativa aumentada após a aplicação do estresse hídrico foram Actinomadura, Dongia, Sphingomonas e Vulgatibacter. A anotação funcional no SEED foi capaz de anotar 208.816 transcritos (51.5%) em 40 categorias funcionais diferentes. As categorias funcionais que apresentaram maior abundância no SEED foram aquelas responsáveis por processos essenciais dos micro-organismos, como por exemplo metabolismo de carboidratos, proteínas, aminoácidos, vitaminas e RNA. Foram descobertas três categorias do SEED com aumento de abundância após a aplicação do estresse hídrico, sendo elas relacionadas a degradação de proteínas para obtenção de energia (degradação de arginina e ornitina) e enzimas oxirredutases atuantes na cadeia respiratória aeróbia (succinato desidrogenase) e em processos fermentativos (cetoisovalerato oxirredutase). A análise da expressão gênica diferencial resultou em 43.716 transcritos diferencialmente expressos e demonstrou que foram down-regulados termos GO relacionados a regulação da respiração celular, biogênese de ribossomo, dobramento de proteína, endocitose, resposta ao estresse e tradução. Por outro lado, os principais termos GO enriquecidos nos transcritos up-regulados foram catabolismo de benzoato, montagem de flagelo e síntese de tRNA de pseudouridina. Além disso, foi gerada uma rede de co-expressão gênica a partir dos transcritos diferencialmente expressos que foi composta por 582 clusters e, através das análises dessa rede, pode-se observar que com a aplicação do estresse hídrico, houve um aumento da expressão de transcritos relacionados, por exemplo a auto proteólise, degradação de ácidos nucléicos e transporte de sideróforos. Os resultados obtidos nesse trabalho auxiliam na compreensão da diversidade taxonômica e funcional da rizosfera de cana-de-açúcar e os efeitos causados pelo estresse hídrico. Finalmente, este trabalho pode servir de base para o desenvolvimento de aplicações para o conhecimento aqui gerado, visando a adaptação e aumento da produtividade da cana-de-açúcar frente às previstas mudanças climáticas globais (AU)

• Processo FAPESP: 16/08994-3 - Análise do metatranscriptoma de rizosfera de cana-de-açúcar submetida ao estresse hídrico
• Beneficiário: Victor Marques de Oliveira Gambarini
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado