Caracterização funcional do transportador OsAAP1 e avaliação de mecanismos associados à eficiência de uso de nitrogênio, utilizando-se o sistema CRISPR-Cas 9

Abstract

A integração de conhecimentos adquiridos sobre os processos de regulação, transporte e metabolismo de N-inorgânico, com o estudo do N-orgânico, utilizando ferramentas modernas como o sistema CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), é um dos caminhos para a otimização dos processos de produção, podendo contribuir para o desenvolvimento de uma agricultura mais sustentável. Os principais objetivos do trabalho foram verificar o papel do transportador de aminoácidos OsAAP1 (Aminoácido Permease 1) de arroz (Oryza sativa L.) no desenvolvimento inicial das plantas, sua influência nos transportadores de N inorgânico e orgânico, possíveis alterações na expressão de genes que codificam enzimas chaves para o metabolismo de carbono, bem como a atuação desse transportador na produção de grãos e na eficiência do uso de nitrogênio (EUN). Para isso, o gene OsAAP1 foi nocauteado em plantas da variedade Piauí com o uso do sistema CRISPR-Cas9 e duas linhagens foram selecionadas para o estudo (L3 e L5). Dois experimentos foram realizados com as linhagens obtidas, e como controle foram utilizadas plantas selvagens da mesma variedade: o experimento 1, para caracterização metabólica e estudo da expressão de genes envolvidos no transporte de N-inorgânico e no metabolismo de carbono, foi conduzido em câmara de crescimento da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ), em solução nutritiva de Hoagland e Arnon (1950), com 2 mM e 0,2 mM de N-nítrico (KNO3-) como única fonte de N, durante 40 dias. O experimento 2, para caracterização metabólica, estudo da expressão de genes envolvidos no transporte de N-orgânico e no metabolismo de carbono, determinação dos parâmetros de produção e da eficiência no uso de N, foi conduzido em casa de vegetação do Laboratório de Nutrição Mineral de Plantas (LNMP), em vasos contendo terra de um horizonte A de um PLANOSSOLO coletado no campus da UFRRJ. Foi realizada uma adubação basal, aos 30 dias após germinação, equivalente a 60 kg/ha de N-nítrico (KNO3-). No final do estudo foi possível verificar que o gene AAP1 está envolvido no fluxo interno de N em plantas de arroz, e seu nocaute interfere de forma negativa nos processos de absorção e assimilação de N inorgânico, causando uma regulação na expressão de genes que codificam para transportadores de nitrato, aminoácidos e enzimas do ciclo do carbono, além de levar a uma diminuição na produção de grãos e EUN.