Competência para a expressão do metabolismo ácido das crassuláceas (CAM) em bromélia epífita: sinalização, modulação da expressão, perfil transcricional e interação com o metabolismo de nitrogênio

Resumo

O metabolismo ácido das crassuláceas (CAM) é um dos três tipos possíveis de assimilação do carbono atmosférico (CO2) via fotossíntese. As plantas CAM têm sua eficiência no uso da água aumentada, constituindo uma importante adaptação fisiológica que permite às plantas ocuparem habitats caracterizados por uma disponibilidade hídrica intermitente, como o epífito. Este projeto tem como principal meta estudar a indução e modulação da expressão do CAM por fatores ambientais (estresses hídrico ou nutricional) em uma espécie de bromélia epífita com tanque, Guzmania monostachia, que apresenta fotossíntese do tipo C3-CAM facultativa. Os mecanismos pelos quais os fatores ambientais provocam mudanças no tipo de fotossíntese é uma área até hoje pouco investigada, conferindo vital importância a novos estudos acerca das cascatas de transdução dos sinais ambientais que levam a modulações bioquímicas, bem como de expressão gênica específica. A caracterização dos genes diferencialmente transcritos em uma espécie C3-CAM facultativa sob diferentes condições ambientais abrirá grandes perspectivas de trabalho. Dentre os sinais endógenos, especial atenção será conferida aos fitormônios (ácido abscísico e citocininas), óxido nítrico, S-nitrosotióis e espécies reativas de oxigênio. Serão caracterizadas as mudanças de C3 para CAM em folhas em diferentes estágios do desenvolvimento, provenientes de plantas em diferentes fases ontogenéticas. A integração entre os metabolismos de C e N também será estudada, uma vez que diferentes fontes nitrogenadas estão usualmente disponíveis no ambiente epífito, acarretando, por parte das bromélias, estratégias de absorção e assimilação do nitrogênio bastante peculiares e em consonância com o tipo de fotossíntese realizado. No caso da ureia, seguindo-se a hidrólise pela urease endógena, sua importância será avaliada tanto como fonte orgânica de N, quanto de gás carbônico, contribuindo, assim, para um possível mecanismo concentrador de CO2. Buscar-se-á evidenciar as possíveis interações existentes entre status hídrico/nutricional das bromélias e o CAM, esperando-se que com o desenvolvimento deste projeto possamos discutir quais seriam os impactos da ocorrência desse tipo especializado de fotossíntese sobre o delicado equilíbrio entre a assimilação de C e N. As descobertas obtidas não apenas aprofundarão o conhecimento atual acerca de fisiologia de plantas epífitas, mas também poderão se tomar ferramentas biotecnológicas potenciais no futuro, especialmente no que tange ao aumento da eficiência no uso da água e do nitrogênio por espécies cultivadas. (AU)