Aspectos químicos e moleculares do acúmulo de minerais em grãos de arroz

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Oliveira, Victoria Freitas de
• Orientador(a): Pegoraro, Camila
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pelotas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Agronomia
• Departamento: Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Mapeamento genético; Oryza sativa L.; Metais pesados; Elementos traços; Edição de genomas; Heavy metals; Trace elements; Genome editing
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA
• Link de acesso: http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/9507

O arroz é amplamente cultivado e é considerado um dos cereais mais importantes economicamente. Apesar de ser alimento básico para mais da metade da população mundial, o arroz é carente em elementos essenciais, e por outro lado, pode acumular elementos tóxicos quando cultivado em áreas contaminadas. A deficiência nutricional pode ocorrer por diferentes minerais, dentre eles o ferro (Fe), que causa sérias pertubações como anemia e doenças degenerativas. Uma das estratégias mais viáveis e econômicas para superar a deficiência por Fe é biofortificação genética, que também pode ser utilizada para reduzir o acúmulo elementos tóxicos nos grãos de arroz. A caracterização da variabilidade genética permite identificar os genótipos que apresentam maior teor de elementos essenciais e com menor concentração de metais pesados, os quais podem ser inseridos em blocos de cruzamento visando o desenvolvimento de cultivares biofortificadas. O mapeamento associativo é uma ferramenta para identificar sequencias que controlam características de interesse, contribuindo para superar obstáculos do melhoramento convencional, e evidenciando genes que poderão ser manipulados via transgenia e edição gênica. Essas ferramentas podem ser empregadas no desenvolvimento de cultivares biofortificadas. Desta forma, o objetivo do estudo foi a caracterização de genótipos de arroz quanto ao acúmulo de minerais e elementos tóxicos no grão de arroz; mapeamento associativo para acúmulo de Fe em grãos de arroz; e a construção de um plasmídeo de edição de um gene que participa no metabolismo do Fe. Para o primeiro e segundo estudos um total de 88 acessos de arroz foram genotipados com 7098 marcadores SNPs e fenotipados quanto a concentração de elementos essenciais cobre(Cu), ferro, manganês (Mn), selênio (Se) e zinco (Zn) e elementos tóxicos arsênio (As), cadmio (Cd) e chumbo (Pb), em duas safras. Foi possível observar que os genótipos BRS Fronteira, Epagri 108, IRGA 424 CL e Selênio se caracterizam por apresentar menor acúmulo de As nos grãos. Os genótipos Epagri 107, Epagri 109 e Irat 162 mostraram maior acúmulo de Zn nos grãos. Os maiores teores de Fe foram encontrados nos genótipos BRS A701 CL, Carnaroli, Puitá Inta CL e SCS 112. Esses genótipos podem ser utilizados em blocos de cruzamento visando o desenvolvimento de cultivares biofortificadas. Foram mapeados 13 genes candidatos associados ao acúmulo de Fe em grãos de arroz integral, os quais estão localizados nos cromossomos 1, 5, 6 e 10. No terceiro estudo foi possível construir um plasmídeo para edição de gene envolvido no metabolismo do Fe. A continuidade dessa pesquisa em longo prazo poderá trazer resultados mais concretos para biofortificação de Fe arroz.