Marcadores bioquímicos associados ao metabolismo de carboidratos  durante a embriogênese zigótica e somática de Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Navarro, Bruno Viana
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: biologia do sistema; Brazilian pine; Carbohydrates; Carboidratos; embriogênese; embryogenesis; pinheiro brasileiro; sensoriamento de açúcar; sugar sensing; system biology
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/87/87131/tde-21052019-143621/

Araucaria angustifolia é uma espécie de conífera native do Brasil, com importância econômica, social e ecológica. Devido a sua intensa exploração ao longo dos anos, atualmente a espécie cobre apenas 2% do sua área florestal original. Neste sistema, a embriogênese somática pode ser integrada em programas de melhoramento e conservação. Além disso, a similaridade entre a embriogênese zigótica e somática tem sido usada para desenvolver estudos baseados em biologia de sistemas, a fim de otimizar o desenvolvimento do embrião somático in vitro, bem como para gerar uma melhor compreensão dos eventos moleculares, bioquímicos e fisiológicos que modulam a formação do embrião. O metabolismo dos carboidratos é uma rota central que desempenha um papel importante durante o crescimento e desenvolvimento das plantas. Além de seu papel essencial como substrato no metabolismo de carbono e energia, os açúcares também desempenham papéis importantes como moléculas sinalizadoras. Para A. angustifolia, os bancos de dados de transcriptoma e proteoma identificaram o metabolismo de carboidratos como uma via importante na modulação do processo embriogênico. Assim, o objetivo principal deste trabalho foi estudar o metabolismo de carboidratos durante três estádios da embriogênese zigótica (globular, cotiledonar e maduro) e nas fases de proliferação e maturação de linhagens celulares embriogênicas com potencial embriogênico contrastante (responsiva e bloqueada). Para tanto, foram analisados os perfis de carboidratos não estruturais e monossacarídeos de parede celular, bem como a identificação e caracterização dos principais genes e proteínas envolvidos nas respostas mediadas por carboidratos, na homeostase de comunicação célula-a-célula e na modulação do metabolismo de sacarose, amido, rafinose e parede celular. Adicionalmente, um banco de dados de metaboloma foi gerado e integrado ao transcriptoma e proteoma de A. angustifolia através de redes de co-expressão, em uma abordagem de biologia de sistema. As respostas mediadas por carboidratos que ocorrem durante a embriogênese somática de A. angustifolia se assemelham às que ocorrem nos estádios iniciais da embriogênese zigótica. Além disso, o acúmulo de sacarose e amido durante o desenvolvimento embrionário foi modulado pelas respostas de detecção de açúcar e sinalização, destacando este processo como uma característica importante que direciona a responsividade das linhas celulares embriogênicas. Associado a isso, a seletividade mediada pela comunicação de plasmodesmas e transporte vesicular na linhagem celular responsiva, apareceu como importante controle de diferenciação e desenvolvimento de tipos celulares. Embora o mecanismo completo da embriogênese somática de A. angustifolia não tenha sido completamente elucidado, nossas análises sobre as alterações metabólicas (metaboloma) durante a embriogênese zigótica e somática indicam que as redes regulatórias envolvidas no crescimento e desenvolvimento estão altamente interconectadas aos níveis de metabólito, proteína e transcrito, mostrando altas correlações entre alvos envolvidos no metabolismo de carboidratos. Os resultados obtidos fornecem informações relevantes e inéditas sobre o metabolismo dos carboidratos na embriogênese zigótica e somática de A. angustifolia, bem como fornecem subsídios para a otimização das condições in vitro para o desenvolvimento de embriões somáticos.