Expressão diferencial de genes em plantas de arroz após curto período de exposição ao ácido húmico

Abstract

O uso de bioestimulante tem ganhado visibilidade científica e comercial, e é considerado uma técnica promissora para melhorar o crescimento e desenvolvimento de diversas espécies vegetais. Dentre as substâncias bioestimulantes, o ácido húmico (AH) tem sido objeto de estudo na agricultura devido à sua atuação na aquisição de nutrientes e água, por meio da modulação gênica. Apesar das evidências estabelecidas sobre os efeitos do ácido húmico, muitos aspectos transcricionais ainda necessitam de elucidação. A pesquisa desenvolvida nesta tese busca contribuir para o entendimento dos mecanismos moleculares e fisiológicos por meio do uso do sequenciamento em larga escala de RNA (RNA-Seq). Para tal, as seguintes perguntas foram levantadas: (i) quais concentrações de ácido húmico são capazes de estimular o crescimento do sistema radicular de arroz; (ii) a expressão gênica relativa é alterada com a exposição ao ácido húmico; (iii) o efeito bioativo do ácido húmico pode revelar genes com potencial biotecnológico para promoção de crescimento em plantas de arroz. Com intuito de verificar esses questionamentos, o objetivo dessa pesquisa experimentos foram conduzidos com o propósito final de usar os HA para identificar alvos biotecnológicos para promoção de crescimento em plantas de arroz da variedade Nipponbare. Os objetivos específicos foram: a) estabelecer a concentração ótima de ácido húmico para o maior estímulo ao crescimento do sistema radicular; b) estabelecer o tempo de exposição ao ácido húmico que mostre reposta transcricional; c) determinar os genes diferencialmente expressos por meio da análise de expressão gênica em larga escala (RNA-seq); d) Agrupar os genes diferencialmente expressos por meio de suas ontologias para avaliar os processos ou vias que são preferencialmente afetadas pelo tratamento com os ácidos húmicos. Os dados obtidos sugerem que a dose de 80 mg L-1 AH altera os parâmetros morfológicos das raízes e a biomassa das plantas de arroz em sistema hidropônico. Esta dose proporcionou uma rápida e tardia indução de genes, em 4h e 72h de exposição as plantas, respectivamente. O sequenciamento identificou 239 genes diferencialmente expresso (DEG) na raiz, bem como 55 genes na parte aérea de arroz após 4h de exposição ao HA. Além disso, a maioria dos genes foram regulados negativamente em ambos os tecidos (raiz e parte aérea). A análise de enriquecimento funcional permitiu compreender o perfil funcional de 91 DEG na raiz e 5 DEG na parte aérea. Além disso, foram identificados genes da família DUF, responsáveis em codificar proteínas com funções ainda não conhecidas. Esses resultados fornecem novos insights para o desenvolvimento futuras pesquisas, visando obter plantas adaptada às condições adversas.