Caracterização funcional do gene codificador para transportador de amônio ScAMT3;3 de cana-de-açúcar (Saccharum spp.) - Maniero, Rodolfo Augusto (2019)
Na crescente demanda mundial por energia limpa, a cana-de-açúcar (Saccharum spp.) representa uma importante cultura para geração de energia renovável de baixo custo e reduzido impacto ambiental. Para atender a essa demanda, o uso de fertilização à base de nitrogênio (N) é essencial para manutenção dos níveis de produtividade da cultura de cana-de-açúcar. No entanto, a cultura de cana-de-açúcar apresenta baixa resposta à aplicação de fertilizantes à base de nitrogênio, contribuindo para a poluição ambiental e consequentes reflexos negativos no balanço energético e econômico para essa cultura. O amônio (NH4+) é a fonte preferencial de N absorvida pela cana-de-açúcar, porém, o conhecimento sobre a regulação do processo do transporte e distribuição de amônio nessa espécie permanece limitado. O transporte de amônio em plantas é mediado pela família de genes AMMONIUM TRANSPORTER (AMT), mas o impacto da funcionalidade desses transportadores na eficiência de uso de N (NUE) em cana-de-açúcar requer elucidação. Em estudos prévios foram identificados em uma biblioteca de BAC (Bacterial Artificial Chromosome) de cana-de-açúcar membros da subfamília AMT2 com expressão em diferentes órgãos nessa espécie para a compreensão quanto à função desses genes na planta. O presente projeto objetivou a caracterização funcional do gene ScAMT3;3 da subfamília AMMONIUM TRANSPORTERS2 (AMT2) de cana-de-açúcar em sistemas heterólogos utilizando mutantes de levedura (Saccharomyces cerevisiae) e Arabidopsis thaliana, defectivos no transporte de amônio. A complementação de levedura com ScAMT3;3 foi capaz de restaurar o crescimento do mutante, além de indicar a sua funcionalidade para o transporte de NH3/H+. Experimentos de localização de atividade promotora de ScAMT3;3 em Arabidopsis utilizando genes repórteres GUS e GFP indicaram a expressão preferencial em tecido foliar, principalmente em células do floema, sendo pouco regulada pelo status e fonte de N. Estes dados corroboram à análise de expressão relativa do gene em cana-de-açúcar. Plantas transgênicas expressando ScAMT3;3 sob regulação do promotor constitutivo 35SCaMV geradas no background genético do mutante quádruplo qko (AtAMT1;1; AtAMT1;2; AtAMT1;3 e AtAMT2;1) de Arabidopsis demonstraram que a expressão ectópica de ScAMT3;3 auxilia no influxo de 15N-amônio raízes e aumenta o acúmulo de biomassa na parte aérea na presença de amônio. Plantas transgênicas expressando promotor endógeno e região codificante de ScAMT3;3 também apresentaram acúmulo de massa fresca na parte aérea em presença de amônio. Experimentos de acúmulo de 15N-amônio em folhas indicaram que a função de ScAMT3;3 não está associada ao processo de remobilização em deficiência de N, mas sim ao possível processo de translocação em disponibilidade de N