Metilação diferencial do DNA e metabolismo do nitrogênio em variedades de arroz submetidas a alto e baixo suprimento de nitrato

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Arruda, Leilson Novaes
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRRJ
Texto Completo: https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/10658
Resumo: O nitrogênio (N) é um dos elementos mais requeridos pelas plantas, sendo constituinte das principais moléculas dos sistemas biológicos. Portanto, grandes quantidades são aplicadas no solo com o intuito de maximizar a produtividade. Entretanto até 70% do N aplicado pode ser perdido por diferentes processos. Assim, identificar mecanismos bioquímicos e moleculares que possam aumentar a eficiência no uso do nitrogênio (EUN) pelas plantas é atualmente um dos principais desafios da nutrição mineral de plantas. Diversas técnicas moleculares têm sido usadas para estudar genótipos contrastantes quanto a EUN e identificar possíveis alvos biotecnológicos para essa característica. Ultimamente, tem sido observado que aspectos relacionados ao controle da expressão gênica, ou mais precisamente a epigenética, explica grande parte da adaptação das plantas frente a uma situação de estresse. Deste modo, esse trabalho teve como objetivo identificar as alterações no padrão de metilação do DNA em variedades de arroz contrastantes quanto ao teor de proteína nos grãos quando submetidas a alta e baixa dose de nitrato (N-NO3-). A expressão genica dos transportadores de NO3- e os metabólitos nitrogenados foram também avaliados. A disponibilidade de N durante o cultivo influenciou os padrões de metilação do DNA, que apresentou polimorfismo entre as variedades nas duas doses de N-NO3- estudadas. As plantas de arroz sob baixa disponibilidade de N (0,2 mM constante) apresentaram predomínio de metilação do tipo CHG, enquanto que sob alta disponibilidade (2 mM constante) houve predomínio de metilação do tipo CG. A maior expressão de transportadores de NO3- de alta afinidade HATS ocorreu na variedade local Piauí. As variedades Piauí e Manteiga apresentaram aumento na relação raiz parte aérea, maior acúmulo de NO3- na bainha e raiz, maiores teores de N- amino, NH4+ e N total quando submetidas a baixa disponibilidade de N. As variedades Piauí e Manteiga são oriundas de cultivos com baixo uso de insumos por agricultores de subsistência do estado do Maranhão, e possivelmente os resultados encontrados aqui são reflexos da adaptação dessas variedades a condições de solo limitantes de N.
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Assim, identificar mecanismos bioquímicos e moleculares que possam aumentar a eficiência no uso do nitrogênio (EUN) pelas plantas é atualmente um dos principais desafios da nutrição mineral de plantas. Diversas técnicas moleculares têm sido usadas para estudar genótipos contrastantes quanto a EUN e identificar possíveis alvos biotecnológicos para essa característica. Ultimamente, tem sido observado que aspectos relacionados ao controle da expressão gênica, ou mais precisamente a epigenética, explica grande parte da adaptação das plantas frente a uma situação de estresse. Deste modo, esse trabalho teve como objetivo identificar as alterações no padrão de metilação do DNA em variedades de arroz contrastantes quanto ao teor de proteína nos grãos quando submetidas a alta e baixa dose de nitrato (N-NO3-). A expressão genica dos transportadores de NO3- e os metabólitos nitrogenados foram também avaliados. 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As variedades Piauí e Manteiga são oriundas de cultivos com baixo uso de insumos por agricultores de subsistência do estado do Maranhão, e possivelmente os resultados encontrados aqui são reflexos da adaptação dessas variedades a condições de solo limitantes de N.CNPqFAPERJNitrogen (N) is one of the elements most required by plants, and it constitutes the structure of the main macromolecules of the biological systems. In order to increase the grain yield, large amounts are applied in the soil. However, up to 50 to 70% of N applied maybe lost by several processes. To identify biochemistry and molecular mechanisms that might to increase nitrogen use efficiency (NUE) by plants is one of greatest challenges in plant mineral nutrition nowadays. Several molecular techniques have been used in order to study different genotypes related to NUE and to identify potential biotechnological targets for this characterisitic. Lately, it has been noted that aspects related to the control of gene expression, more precise the epigenetic, explains great part of the plant adaptation to stress. This study had as objective to identify the changes of the DNA methylation pattern in four rice varieties with different protein content in the grains, when submitted to high and low nitrate availability conditions. The gene expression of nitrate transporters and the nitrogen metabolites were also evaluated. During the experiment period, the N availability influenced in the DNA methylation pattern, and it showed polymorphism among the rice varieties in the two dosages of nitrate. The rice plants under low nitrogen availability (0.2 mM) showed predominance of the CHG type methylation, whereas when submitted to high availability (2 mM) they showed predominance of CG methylation. The higher expression of high affinity nitrate transporters was observed in the Piauí variety. The Piauí and Manteiga varieties showed an increase in the root shoot ratio, the highest nitrate amount in the sheath and root, the highest amino N, ammonium and total N amount, when submitted to low nitrate availability. The Piauí and Manteiga varieties originated from Maranhão State, where they are grown with low usage of fertilizers by subsistence crop farmers. This way, it is possible that this study results reflect the adaptation of this rice plants to limiting N soil conditions.application/pdfporUniversidade Federal Rural do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Agronomia - Ciência do SoloUFRRJBrasilInstituto de AgronomiaExpressão gênicaMetabólitos nitrogenadosMetilação da citosinaGene expressionNitrogen metabolitesCitosine methylationAgronomiaMetilação diferencial do DNA e metabolismo do nitrogênio em variedades de arroz submetidas a alto e baixo suprimento de nitratoDifferential DNA methylation and nitrogen metabolism in rice plants submitted to high and low nitrate availabilityinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://tede.ufrrj.br/retrieve/10995/2014%20-%20Leilson%20Novaes%20Arruda.pdf.jpghttps://tede.ufrrj.br/retrieve/16602/2014%20-%20Leilson%20Novaes%20Arruda.pdf.jpghttps://tede.ufrrj.br/retrieve/22918/2014%20-%20Leilson%20Novaes%20Arruda.pdf.jpghttps://tede.ufrrj.br/retrieve/29298/2014%20-%20Leilson%20Novaes%20Arruda.pdf.jpghttps://tede.ufrrj.br/retrieve/35672/2014%20-%20Leilson%20Novaes%20Arruda.pdf.jpghttps://tede.ufrrj.br/retrieve/42070/2014%20-%20Leilson%20Novaes%20Arruda.pdf.jpghttps://tede.ufrrj.br/retrieve/48450/2014%20-%20Leilson%20Novaes%20Arruda.pdf.jpghttps://tede.ufrrj.br/retrieve/54900/2014%20-%20Leilson%20Novaes%20Arruda.pdf.jpghttps://tede.ufrrj.br/jspui/handle/jspui/2987Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2019-10-22T20:38:01Z No. of bitstreams: 1 2014 - Leilson Novaes Arruda.pdf: 1284947 bytes, checksum: ee8b07d0a49b7305958e6cbc05903092 (MD5)Made available in DSpace on 2019-10-22T20:38:01Z (GMT). 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