Obtenção e caracterização molecular de linhagens de arroz (Oryza sativa L. cv. Nipponbare) editadas por CRISPR/Cas9 para o gene responsivo ao estresse térmico TELOMERE REPEAT-BINDING FACTOR 1

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Monteiro, Lucca de Filipe Rebocho
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Ácido jasmônico; Alternative splicing; CRISPR/Cas9; Estresse térmico; Heat stress; Jasmonic acid; RNA-seq; Single Myb Histone; Splicing alternativo
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41132/tde-22012026-210012/

Embora o arroz (Oryza sativa L.) sustente cerca de metade da população mundial, este cereal é altamente sensível a temperaturas elevadas, especialmente durante o estágio reprodutivo. Devido ao aumento na frequência e intensidade das ondas de calor em virtude das mudanças climáticas, essa vulnerabilidade ameaça a segurança alimentar global. As plantas respondem ao estresse térmico (ET) por meio de uma complexa rede regulatória transcricional e pós-transcricional, e a caracterização de seus nós, combinando abordagens in silico e estratégias de genômica funcional, pode auxiliar no desenvolvimento de cultivares de arroz termotolerantes. O splicing alternativo (SA) promove uma rápida reprogramação do transcriptoma e do proteoma em resposta a estímulos ambientais, permitindo que as plantas sobrevivam em ambientes dinâmicos. Uma prospecção de dados realizada recentemente por Vitoriano & Calixto (2021) identificou diversos genes diferencialmente expressos (DE) e diferencialmente processados por splicing (DPS) em resposta ao ET. Um deles, TELOMERE REPEAT-BINDING FACTOR 1 (OsTRBF1, LOC_Os01g40670), um gene DE/DPS, codifica um membro da família Single Myb Histone (SMH), exclusiva de plantas. Os membros de SMH em Arabidopsis thaliana (AtTRBs) foram extensivamente caracterizados, demonstrando-se, por exemplo, que reprimem epigeneticamente a expressão gênica por meio do recrutamento do complexo PRC2 a sítios telobox espalhados pelo genoma. Contudo, a evolução e as funções das SMHs de arroz (OsTRBFs) são menos conhecidas. Embora OsTRBF2 também interaja com subunidades do PRC2 e mutantes trbf2 apresentem seu desenvolvimento comprometido, OsTRBF1 é conhecido apenas por se ligar a repetições teloméricas e por homo- e heterodimerizar com outros OsTRBFs. Assim, as funções de OsTRBF1 e de seu SA nas respostas ao ET e no desenvolvimento ainda são desconhecidas. Nós investigamos os perfis de expressão de OsTRBF1 por meio de prospecção de dados de transcriptomas publicados, descobrindo que as alterações de SA induzidas por ET previamente relatadas ocorrem rapidamente em plântulas e que este gene responde a múltiplos tratamentos hormonais (principalmente com ácido jasmônico (JA)), além de ser altamente expresso em anteras. Adicionalmente, realizamos uma análise filogenética de prováveis homólogos gênicos e proteicos de OsTRBF1, sugerindo que um processo de neofuncionalização ocorreu durante a evolução da família SMH. Em seguida, produzimos (por meio de CRISPR/Cas9) duas linhagens independentes e livres de transgene contendo mutações em homozigose no lócus OsTRBF1 (trbf1). Tais linhagens apresentaram taxas de formação de sementes significativamente reduzidas em relação a indivíduos do tipo selvagem (WT), refletida em menor número de grãos por panícula. Na sequência, analisamos o transcriptoma de plântulas das linhagens trbf1 por RNA-seq, revelando uma nova interação entre OsTRBF1, genes relacionados à resposta a patógenos e genes de sinalização por JA. Os genes de resposta ao JA exibem perfis de expressão distintos entre si e específicos para as condições-controle e para os tratamentos com alta temperatura. Por fim, plântulas trbf1 não tratadas apresentaram raízes mais curtas que WT, e plântulas trbf1 tratadas com HS mostraram-se ligeiramente mais termotolerantes em comparação ao WT. Em conjunto, nossos achados trazem novas perspectivas sobre os papéis que as SMHs poderiam desempenhar nas respostas a estresses, no desenvolvimento reprodutivo, na sinalização hormonal e no alongamento radicular.