Efeito combinado da elevada [CO2] atmosférica e déficit hídrico em genótipos de cana-de-açúcar - Silva, Renan Gonçalves da [UNESP] (2021)
As projeções atuais indicam um aumento na concentração atmosférica de dióxido de carbono [CO2] e, consequentemente, a intensificação da escassez dos recursos hídricos. A deficiência hídrica no solo, assim como outros fatores associados às alterações climáticas, são fatores ambientais que afetam significativamente a produtividade das culturas. Como a vegetação terrestre poderá atenuar os efeitos das mudanças climáticas? Como reagirão as plantas aos ambientes estressantes previstos para os próximos anos? Com base nos estudos que consideraram os efeitos da elevada [CO2] e que foram realizados com plantas de metabolismo C4, verificamos que se faz necessário investir no entendimento das respostas fisiológicas e genéticas que são reguladas frente aos múltiplos estresses (Capítulo 2). Desse modo, o objetivo dessa pesquisa foi compreender as principais respostas fisiológicas, bioquímicas e moleculares de genótipos de cana-de-açúcar, em decorrência da deficiência hídrica no solo associada ao aumento na [CO2]. Dois genótipos de cana-de-açúcar (IACSP94-2094 e IACSP94-2101), contrastantes em relação a diversas características agronômicas (por exemplo, recomendação de plantio e rusticidade), foram cultivados em casa de vegetação e, após 60 dias, submetidos ao bioensaio de elevada [CO2] e déficit hídrico. O experimento foi realizado em delineamento inteiramente casualizado. Os tratamentos consistiram de plantas em condições ideais de irrigação e [CO2] de 410 ppm (controle), e plantas submetidas à elevada [CO2] (800 ppm) e déficit hídrico (estresse), por 30 dias. As análises compreenderam parâmetros biométricos, como o crescimento da parte aérea e do sistema radicular; parâmetros fisiológicos, como a medida da eficiência quântica do fotossistema II (FvFm), conteúdo de pigmentos fotossintéticos, entre outros; parâmetros bioquímicos e moleculares, relacionando a atividade de enzimas antioxidantes, conteúdo de glutationa (GSH), flavonoides, e a identificação por RNA-seq do cabedal gênico diferencialmente expresso. Em relação aos parâmetros de crescimento, as análises estatísticas mostraram o “agrupamento” das plantas avaliadas nas condições impostas (Capítulo 3). Os coeficientes de correlação entre os parâmetros biométricos foram positivamente significativos, ou seja, o estresse hídrico foi um fator limitante para ambos os genótipos, promovendo de forma geral, uma redução significativa no desenvolvimento da parte aérea e radicular das plantas. No entanto, observa-se vias de respostas/defesa diferencialmente regulados nesses genótipos (Capítulo 4). Um total de 2.081 e 4.266 genes foram diferencialmente expressos (DEGs) nos genótipos IACSP94-2094 e IACSP94-2101, respectivamente. O genótipo IACSP94-2101, mais responsivo ao estresse abiótico, ativa um conjunto mais expressivo de genes e induz um número considerável de peroxidases. Por outro lado, no genótipo IACSP94-2094, possivelmente ocorre um acúmulo transiente de peróxido de hidrogênio (H2O2) e malondialdeído (MDA), sinalizando para a ativação do sistema antioxidante e danos menos severos nos fotossistemas (PSI e PSII). DEGs relacionados à sinalização mediada por ácido abscísico, fotossíntese e metabolismo secundário foram identificados em ambos os genótipos. Ressalta-se que o presente trabalho realizou uma abordagem global do transcriptoma. Genes potencialmente de interesse podem ser caracterizados funcionalmente e desse modo, pode-se reconsiderar os efeitos dos estresses abióticos e definir estratégias biotecnológicas que visam o melhoramento genético de cana-de-açúcar.