Fotossíntese C4 e metabolismo ácido das crassuláceas (CAM) em uma mesma folha: elucidando os componentes, a plasticidade e a sinalização por trás de uma rara adaptação fotossintética

Autor(es)

Renata Callegari Ferrari

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Biociências (IBIOC/SB)
• Data de defesa: 2021-09-27

Membros da banca

Luciano Freschi; Danilo da Cruz Centeno; Igor Cesarino; Katia Itzel Silvera

• Orientador: Luciano Freschi; James Hartwell

Resumo

O ciclo C4 e o metabolismo ácido das Crassuláceas (CAM) são dois mecanismos concentradores de carbono (CCM) prevalentes em plantas vasculares. Apresentam semelhanças bioquímicas, mas representam adaptações ecológicas bem diferentes, resultado de diferenças evolutivas, regulatórias e estruturais. Acreditava-se que seriam incompatíveis entre si, porém o gênero Portulaca desafia esta definição, visto que apresenta espécies C3-C4 intermediárias e C4 capazes de alternar para CAM de acordo com a disponibilidade hídrica. Os mecanismos genéticos e regulatórios que possibilitam a ocorrência desta rara adaptação fotossintética são pouco conhecidos. Portanto, o objetivo desta tese de doutorado foi investigar a transição C4 para CAM em P. oleracea do ponto de vista fisiológico e molecular. Após uma introdução geral ao tema, o capítulo I contextualiza e propõe a espécie como modelo de estudo da transição C4-CAM. O capítulo II caracteriza a maquinaria genética básica envolvida em ambos os CCMs em P. oleracea a partir de dados de transcriptoma associados a análises filogenéticas e fisiológicas. O capítulo III explora a plasticidade morfo-fisiológica da espécie, caracterizando o CAM em diferentes subespécies provenientes de diferentes lugares do mundo. O capítulo IV discute as melhores estratégias e protocolos moleculares para explorar P. oleracea como um modelo C4-CAM. Finalmente, o capítulo V caracteriza a sinalização molecular e hormonal durante a transição do C4 para o CAM e sua reversão, bem como a influência do relógio circadiano sobre o funcionamento de ambos CCMs. No contexto de mudanças climáticas, este trabalho visou ressaltar que C4 e CAM não representam apenas interessantes adaptações fisiológicas do ponto de vista funcional ou evolutivo, mas também são mecanismos importantes para o desenvolvimento da sociedade, por ocorrerem separadamente em cultivares utilizados na produção de alimentos e biocombustíveis. Desse modo, este trabalho trouxe informações que possibilitam explorar a complexidade de Portulaca como um mapa genético para o desenvolvimento futuro via engenharia genética de cultivares que possam intercalar C4 e CAM em um mesmo organismo, conforme a disponibilidade de recursos no ambiente. (AU)

• Processo FAPESP: 16/04755-4 - Investigando a compatibilidade entre as fotossínteses C4 e CAM em um mesmo indivíduo: mudanças no perfil transcricional global, regulação hormonal e localização tecidual da maquinaria C4 e CAM em Portulaca oleracea
• Beneficiário: Renata Callegari Ferrari
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto