Características morfológicas, fisiológicas e transcriptoma em variedades de arroz (Oryza sativa L.) contrastantes quanto a tolerância ao estresse hídrico

Abstract

Dentre os estresses abióticos que podem limitar o crescimento das culturas agrícolas, a seca é considerada um dos principais, sendo capaz de reduzir consideravelmente a produção global de alimentos. O arroz é uma das mais importantes culturas agrícolas do mundo e sua produção demanda grande quantidade de água, pois é uma espécie extremamente sensível ao déficit hídrico. Portanto, a obtenção de plantas de arroz que lidam com o estresse hídrico, sem redução significativa de produtividade é um desafio para os programas de melhoramento atuais. Este trabalho teve como objetivos: (i) identificar variedades de arroz de sequeiro contrastantes quanto à tolerância ao estresse hídrico por meio da avaliação de características morfológicas e fisiológicas, (ii) analisar parâmetros radiculares que possam explicar a diferença entre variedades tolerantes e sensíveis ao estresse hídrico e, (iii) identificar novos alvos biotecnológicos envolvidos com essa tolerância por meio da análise do perfil de transcritos nas variedades de arroz contrastantes. Foram realizados seis experimentos, sendo dois em casa de vegetação e quatro em câmara de crescimento. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado. O primeiro experimento iniciou com dez variedades de arroz submetidas a condição controle e estresse hídrico durante o período reprodutivo. As variedades contrastantes foram selecionadas com base em características morfológicas e fisiológicas analisadas. Os experimentos II a IV foram realizados a fim de correlacionar a tolerância ao estresse com o desenvolvimento e morfologia do sistema radicular. O experimento V foi realizado para avaliar a regulação de genes relacionados a tolerância ao estresse hídrico e o experimento VI teve como objetivo analisar a expressão diferencial de genes por meio da técnica de RNA-seq em raízes de arroz. Os dados obtidos dos componentes de produtividade, índices de tolerância ao estresse e análise multivariada das características morfológicas e fisiológicas permitiram identificar as variedades Catetão e Piauí como as mais tolerantes ao estresse hídrico, e Quebra Cacho e Mira como as mais sensíveis. Foi observado que a tolerância ao estresse hídrico está correlacionada com o menor ângulo radicular, aumento da densidade e emissão de raízes laterais em condições de déficit hídrico na variedade Catetão. Além disso, essa variedade mostra indução rápida e elevados níveis de expressão de genes e fatores de transcrição relacionados à tolerância ao estresse hídrico em arroz. Por meio do sequenciamento do RNA foi possível identificar diversos genes com potencial para serem utilizados em programas de melhoramento visando o aumento da tolerância ao estresse hídrico em arroz.