Caracterização de plantas de arroz mutantes no gene FRD-like em relação à homeostase de ferro e toxicidade por alumínio

Resumo

O arroz é um dos cereais mais produzidos e consumidos por grande parte da população. É uma excelente fonte energética, tornando-se um cereal importante principalmente em países em desenvolvimento. Independentemente de o arroz se adaptar às diversas condições de solo e clima, o seu crescimento é afetado por diversos fatores abióticos, destacando-se a deficiência de ferro (Fe) e a toxicidade por alumínio (Al). O Fe é um micronutriente essencial que participa em diversos processos fisiológicos, como a fixação de nitrogénio, produção de hormonas e síntese de DNA. As plantas quando submetidas a níveis de défice de Fe apresentam duas estratégias: a acidificação da rizosfera e posterior captação de Fe2+, realizada pela maioria das plantas; e a liberação de fitosideróforos que funcionam como quelantes de Fe3+ e posterior captação de Fe3+ quelado, utilizada apenas pelas gramíneas. O Al também é um fator limitante para o desenvolvimento de plantas de arroz, sendo um dos elementos mais abundantes na terra. A toxicidade de Al manifesta-se de diferentes formas, principalmente na inibição do alongamento das raízes, que afeta a captação de água e nutrientes. Por sua vez, este reduz níveis de crescimento e aumenta a suscetibilidade a fatores de stresse ambiental. Neste projeto selecionou-se 200 sementes de Oryza sativa ssp. japonica cv. Nipponbare e 200 sementes de uma variedade mutante no gene FRD-like. As sementes cresceram sob um sistema hidropónico durante 20 dias, seguidamente foram submetidas às diferentes condições: controlo (solução nutritiva), excesso de Al (solução nutritiva com adição de 450 μM AlCl3) e deficiência de Fe (solução nutritiva sem adição de Fe - 0 μM Fe-EDTA). Após 14, 21 e 28 dias de tratamento iniciou-se a recolha de plantas das duas linhagens de forma a analisar a altura da planta, o comprimento da raiz, o peso seco da raiz e da parte aérea, os níveis de clorofila total, e de modo a analisar a expressão de genes envolvidos com a homeostase de Fe e toxicidade de Al, com o intuito de caracterizar fisiologicamente e molecularmente plantas de arroz mutantes no gene FRD-like (locus Os12g0106600, um membro da família MATE) em relação ao seu papel na absorção e transporte de Fe e na tolerância à toxicidade por Al. Após a recolha de dados e análise estatística percebeu-se que a parte aérea da linhagem selvagem apresenta, ao longo dos 28 dias, diferenças significativamente superiores praticamente em todos os diferentes meios. O comprimento da raiz destacou-se no meio sem Fe, verificando-se diferenças significativamente superiores na linhagem mutante. No entanto, o peso seco da raiz oscilou durante os 28 dias, nos diferentes meios, sendo que a linhagem selvagem foi a única que apresentou diferenças significativamente superiores, principalmente, no meio controlo. A análise da expressão genética não se realizou devido à pandemia de Covid-19 que provocou o encerramento das atividades nos laboratórios e a impossibilidade de continuidade do projeto. Em síntese, a linhagem selvagem adapta-se melhor quando submetida à toxicidade de Al e ao défice de Fe. Esta pesquisa foi útil para começarmos a entender os mecanismos de tolerância ao stresse, os processos de translocação de Fe e a resposta à toxicidade de Al, mas a conclusão deste projeto terá um papel fundamental em programas de melhoramento genético que visem à biofortificação de grãos de arroz.

Data do prémio	10 nov. 2021
Idioma original	Portuguese
Instituição de premiação	Universidade Católica Portuguesa
Supervisor	Raul Antonio Sperotto (Supervisor)