Mecanismos moleculares de tolerância ao déficit hídrico em soja: caracterização de vias metabólicas e redes regulatórias

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Coutinho, Flaviane Silva
• Orientador(a): Ramos, Humberto Josué de Oliveira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Programa de Pós-Graduação: Bioquímica Aplicada
• Área do conhecimento CNPq: Bioquímica Aplicada
• Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/29603

A soja [Glycine max (L.) Merr.] é uma das mais importantes culturas em todo o mundo, sendo fonte de alimento, energia e recursos industriais. Diante dessa versatilidade, grandes esforços têm sido realizados para aumentar sua produção, bem como tolerância às variações nas condições ambientais. No âmbito mundial, a seca se posiciona no primeiro lugar como desastre natural, restringindo a produção e expansão agrícola. Portanto, o desenvolvimento de genótipos tolerantes visando reduzir o impacto do déficit hídrico na produção de soja é fundamental. No entanto, a realização de tal objetivo é altamente dependente da elucidação dos mecanismos fisiológicos, bioquímicos e moleculares de tolerância à seca e sua interação com alterações ambientais. Mesmo com o advento das tecnologias de alto rendimento, ainda é um desafio abordar de modo integrativo todos os níveis da expressão gênica até o fenótipo. Portanto, a perspectiva da biologia de sistemas é necessária para entender as redes em escala de genoma necessárias para obter cultivares tolerantes à seca. Neste trabalho, apresentamos dados fisiológicos e genômicos funcionais obtidos a partir de análises comparativas de transcriptoma e proteoma entre dois genótipos de soja, BR16 e Embrapa 48, contrastantes para tolerância à seca. As plantas foram avaliadas em condições de plena irrigação (controle) e sob déficit hídrico. As análises fisiológicas mostraram que esses genótipos exibem comportamentos diferenciais em resposta ao déficit hídrico. De fato, o genótipo Embrapa 48 retardou a desidratação foliar, apresentado maiores taxa fotossintética, eficiência no uso da água, carboxilação, taxa aparente de transporte de elétrons e eficiência fotoquímica efetiva do fotossistema II em comparação ao genótipo BR16 sob mesmas condições. Apesar de compartilharem as mesmas categorias funcionais de genes responsivos ao estresse, as análises dos transcriptomas das folhas demonstraram uma menor reprogramação gênica para o genótipo Embrapa 48, sugerindo que a tolerância à seca resulta de um certo nível de transcritos que predispõem a planta mesmo antes do início da seca. A tolerância também pode ser atribuída a genes envolvidos no processo de biossíntese da parede celular em resposta à seca. Assim, propomos uma hipótese de que as plantas do genótipo tolerante expostas ao déficit hídrico exibem mudanças transcricionais que são resultantes de modificações da parede celular pelo aumento de cadeias laterais dos polímeros pécticos ramnogalacturonano II, formando géis hidratados capazes de limitar o dano às células nas folhas. Houve uma manutenção do crescimento radicular e redução do crescimento relativo da parte aérea no estresse severo, além de maiores níveis radiculares de ácido abscísico. A análise diferencial das proteínas de raízes apresentaram maior abundância de proteínas relacionado a respiração, metabolismo antioxidativo e metabolismo de aminoácidos, sugerindo que o estado da água é mantido nas raízes do genótipo Embrapa 48 por meio do acúmulo de solutos orgânicos, como aminoácidos, que ajudam a manter o fluxo de água do solo para a planta, aumentando o teor relativo de água nas raízes do genótipo tolerante. Concluímos que a triagem de características radiculares e foliares, bem como a identificação de genes, proteínas e metabólitos envolvidos, foram essenciais para se obter uma melhor compreensão do mecanismo de tolerância à seca do genótipo Embrapa 48. Palavras-chaveŚ Fisiologia vegetal. Transcriptoma. Tolerância à seca.