Genomic and transcriptomic analysis applied to agribusiness : focus on biotic and abiotic stress - Arraes, Fabrício Barbosa Monteiro (2020)
O aumento nos danos causados pelos estreses bióticos e abióticos vem apresentando um profundo impacto na produtividade das culturas de interesse agronômico. Dentre os principais fatores bióticos que acometem o agronegócio, os insetos-praga constituem a principal classe de patógenos que causam grandes perdas em cultivares como soja, milho e algodão. Devido ao uso intensivo de inseticidas e consequente favorecimento da seleção de populações de insetos resistentes, o desenvolvimento de novas formas de controle sustentável de insetos-praga se faz cada vez mais necessária. Além dos fatores bióticos, estresses abióticos também influenciam negativamente a agricultura, reduzindo consideravelmente a produção. Prevê-se que a competição por recursos hídricos se intensificará ainda mais nas regiões agrícolas, constituindo- se em fator chave na bioeconomia mundial. Dessa forma, a Biotecnologia possui um papel fundamental no aprimoramento e desenvolvimento de novas tecnologias visando o melhoramento de plantas. Dentre as principais fontes de conhecimento da atualidade para tal fim destacam-se a Genômica e a Transcriptômica. Desta forma, a presente tese de Doutorado avaliou dados em bancos de genômica e transcriptômica disponíveis para desenvolver e melhorar estratégias para aumentar a tolerância/resistência das culturas tanto a estresses biótico (insetos-pragas) e abióticos (seca). No Capítulo 01 foram avaliados estado atual do conhecimento sobre a via de miRNA e siRNA em 168 espécies de insetos e a estrutura de domínios conhecidos abrangendo as principais proteínas do mecanismo. Este estudo é de grande relevância visto ao potencial de utilização do mecanismo de RNAi para o controle de insetos-praga. Os elementos analisados foram identificados em bancos de dados públicos de genomas e transcritomas de espécies da ordem Coleoptera, Diptera, Hemiptera, Hymenoptera e Lepidoptera. Dentre os domínios analisados, dsrm, PAZ, Plataforma, Ribonuclease III (RIIID) e Helicase foram os que forneceram mais informações sobre a variabilidade identificada. Também foi possível concluir que a estabilidade dos complexos de microprocessadores responsáveis pela produção de miRNA e siRNA em insetos é o ponto chave na eficiência da biogênese desses pequenos RNAs. No Capítulo 02 foi avaliada a importância do fitormônio etileno em resposta à seca. Para isso, foram identificados in silico 176 genes de soja descritos como participantes tanto na biossíntese quanto na transdução de sinal mediada por este fitormônio. A partir de genes expressos diferencialmente no banco de dados do transcriptoma, foi analisada a expressão relativa por qPCR de alguns genes selecionados em cultivares de soja tolerantes e suscetíveis à déficit hídrico. Nas mesmas amostras, altos níveis de produção de etileno foram detectados e foram diretamente correlacionados com os níveis de fração livre do seu precursor. Sendo assim, a análise in silico, combinada com a quantificação da produção de etileno (e seu precursor) e experimentos de RT-qPCR, permitiu uma melhor compreensão da importância do etileno em nível molecular nesta cultura, bem como de seu papel na resposta a estresses abióticos. Assim, como os dados demonstraram, a análise de dados de genômica e transcritômica pode contribuir significativamente para o desenvolvimento do agronegócio global, principalmente por fornecer conhecimento para a geração e otimização de ferramentas que visam o melhoramento sustentável das culturas de interesse agronômico, principalmente em resposta à estresses bióticos e abióticos.