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Fisiologia e transcriptoma de milho cultivado em solo ácido

Autor(es):
Lucia Mattiello
Número total de Autores: 1
Tipo de documento: Tese de Doutorado
Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
Data de defesa:
Membros da banca:
Victor Alexandre Vitorello; Jurandir Vieira de Magalhães; José Andrés Yunes; Paulo Cavalcanti Gomes Ferreira
Orientador: Marcelo Menossi Teixeira
Resumo

A presença do alumínio (Al) em solos ácidos é o principal fator limitante da produtividade agrícola no Brasil e no mundo. A resposta desenvolvida pelas plantas contra o Al é complexa e a identificação de genes responsivos após a exposição ao íon através de técnicas de análise em larga escala, como microarrays, pode facilitar a sua compreensão. Este projeto possui como objetivo ampliar o conhecimento sobre a fisiologia e a regulação gênica de raízes e folhas utilizando genótipos contrastantes de milho (Cat100-6 (Al-tolerante) e S1587-17 (Al-sensível)) cultivadas em solo ácido com concentração fitotóxica de Al. As linhagens de milho Cat100-6 e S1587-17 foram cultivadas por um ou três dias em solo ácido (pH 4,1) ou solo corrigido com Ca(OH)2 (pH 5,5). O genótipo S1587-17 apresentou uma maior inibição do crescimento radicular, resultado este altamente correlacionado com a acumulação de Al nos ápices radiculares e deposição de calose. Os dados fisiológicos confirmam a discriminação entre as duas linhagens em solo, abrindo perspectivas para entender pela primeira vez a base molecular das alterações das plantas em condições próximas à realidade de campo. O transcriptoma de raízes possibilitou a identificação possíveis candidatos a tolerância ao Al. Adicionalmente, com um experimento de hidroponia separamos as variáveis pH e presença de Al, ambas condições diferenciais do tratamento com solo. Identificamos, entre os candidatos, genes responsivos pela presença do Al e não pela acidez delimitando assim os genes com possíveis papéis na tolerância ao Al presente no solo ácido a apenas três: retinol desidrogenase, um fator de transcrição WRKY e uma proteína desconhecida. Esses resultados permitem concluir que o cultivo em solo é diferencial em relação à hidroponia, e outros fatores que apenas presentes no substrato solo podem provocar a indução de alguns genes. Diversas vias metabólicas são afetadas na linhagem sensível pelo tratamento em solo ácido e podem estar envolvidas na inibição radicular como a produção de lignina, celulose e calose e a síntese de etileno e auxina. O mapeamento nos cromossomos dos genes identificados pelo experimento de microarray das raízes de milho permitiu a identificação de genes localizados dentro de QTLs de milho previamente descritos na literatura como responsáveis pelo fenótipo tolerante. Diante esse resultado, podemos especular o papel de genes como uma proteína ligadora de RNA, uma inibidora de proteases e ciclinas na tolerância ao Al contido no solo ácido. Pela primeira vez na literatura, o transcriptoma de folhas coletadas após três dias de cultivo em solo ácido ou solo corrigido foi obtido com o uso de microarrays da Affymetrix. Essa análise indicou profundas alterações na Cat100-6, em contraposição à ausência de alteração significativa nas folhas na S1587-17. Genes referentes à fotossíntese e a fotorrespiração foram regulados negativamente pelo tratamento em solo ácido no genótipo tolerante. Contudo, o ciclo do ácido cítrico está ativado indicando uma putativa participação da produção de ácidos orgânicos nas folhas na resposta ao Al (AU)

Processo FAPESP: 06/51981-8 - Fisiologia e transcriptoma de milho cultivado em solo ácido
Beneficiário:Lucia Mattiello
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto