Metilação diferencial do DNA e metabolismo do nitrogênio em variedades de arroz submetidas a alto e baixo suprimento de nitrato

Abstract

O nitrogênio (N) é um dos elementos mais requeridos pelas plantas, sendo constituinte das principais moléculas dos sistemas biológicos. Portanto, grandes quantidades são aplicadas no solo com o intuito de maximizar a produtividade. Entretanto até 70% do N aplicado pode ser perdido por diferentes processos. Assim, identificar mecanismos bioquímicos e moleculares que possam aumentar a eficiência no uso do nitrogênio (EUN) pelas plantas é atualmente um dos principais desafios da nutrição mineral de plantas. Diversas técnicas moleculares têm sido usadas para estudar genótipos contrastantes quanto a EUN e identificar possíveis alvos biotecnológicos para essa característica. Ultimamente, tem sido observado que aspectos relacionados ao controle da expressão gênica, ou mais precisamente a epigenética, explica grande parte da adaptação das plantas frente a uma situação de estresse. Deste modo, esse trabalho teve como objetivo identificar as alterações no padrão de metilação do DNA em variedades de arroz contrastantes quanto ao teor de proteína nos grãos quando submetidas a alta e baixa dose de nitrato (N-NO3-). A expressão genica dos transportadores de NO3- e os metabólitos nitrogenados foram também avaliados. A disponibilidade de N durante o cultivo influenciou os padrões de metilação do DNA, que apresentou polimorfismo entre as variedades nas duas doses de N-NO3- estudadas. As plantas de arroz sob baixa disponibilidade de N (0,2 mM constante) apresentaram predomínio de metilação do tipo CHG, enquanto que sob alta disponibilidade (2 mM constante) houve predomínio de metilação do tipo CG. A maior expressão de transportadores de NO3- de alta afinidade HATS ocorreu na variedade local Piauí. As variedades Piauí e Manteiga apresentaram aumento na relação raiz parte aérea, maior acúmulo de NO3- na bainha e raiz, maiores teores de N- amino, NH4+ e N total quando submetidas a baixa disponibilidade de N. As variedades Piauí e Manteiga são oriundas de cultivos com baixo uso de insumos por agricultores de subsistência do estado do Maranhão, e possivelmente os resultados encontrados aqui são reflexos da adaptação dessas variedades a condições de solo limitantes de N.