Caracterização funcional de genes codificadores de transportadores de amônio em cana-de-açúcar (Saccharum spp.)

• Autor(a) principal: Vitti, Marielle
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/64/64133/tde-10022020-103844/
• topic: Ammonium Transporters; Arabidopsis thaliana; Arabidopsis thaliana; BACs; Cana-de-açúcar; Expressão heteróloga; Heterologous Expression; Sugarcane; Transportadores de amônio

A demanda crescente por alimentos e biocombustíveis tem levado ao aumento indiscriminado do uso de fertilizantes nitrogenados na agricultura, o que tem ocasionado impactos negativos em ecossistemas aquáticos e terrestres. Para manutenção dos altos níveis de produtividade, o uso de fertilizantes a base de nitrogênio (N) na cultura de cana-de-açúcar é inevitável, sendo amônio a fonte inorgânica de N preferencial para essa espécie. Em plantas, os transportadores responsáveis pelo transporte de amônio pertencem à família AMT (AMMONIUM TRANSPORTERS), no entanto, pouco se conhece sobre a funcionalidade desses transportadores. Para isso, esse trabalho teve como objetivo a caracterização funcional e molecular de transportadores de amônio membros da subfamília AMT1 de cana-de-açúcar em Arabidopsis thaliana. As sequências gênicas e promotoras dos membros da subfamília AMT1 de cana-de-açúcar foram identificadas por seleção em biblioteca de BACs (Bacterial artificial chromosome). Análises de expressão gênica realizadas em raízes de cana-de-açúcar demonstraram que os genes ScAMT1.1 e ScAMT1.3 são regulados pelo status de N e atuam na aquisição de amônio quando a disponibilidade exógena de N é limitante. Experimentos de localização da expressão tecido/órgão específico em A. thaliana utilizando os promotores de ScAMT1.1 e ScAMT1.3 fusionados aos genes repórters GUS e GFP demonstraram que os genes de cana-de-açúcar são preferencialmente expressos na região da endoderme/periciclo e vascular das células das raízes, sendo regulados espacialmente pela disponibilidade e fonte de N. A caracterização funcional dos transportadores de amônio identificados no genoma de cana-de-açúcar superexpressos no quádruplo mutante qko de arabidopsis demonstraram que essas plantas apresentaram alta sensibilidade ao metilamônio (análogo tóxico ao amônio), além de produzirem biomassa a níveis comparáveis ao genótipo selvagem (\'Col-0\') quando cultivadas exclusivamente em amônio como fonte única de N, indicando a funcionalidade de ScAMT1.1 e ScAMT1.3 no transporte de metilamônio e amônio. Análises de influxo de 15N-amônio em raízes de plantas transgênicas de qko superexpressando os genes ScAMT1.1 e ScAMT1.3 demonstraram a existência de um sistema de transporte de alta afinidade a amônio (High Affinity Transporter System - HATS) ativo, o qual é modulado em resposta ao status de N das plantas. Esses resultados indicam que os transportadores ScAMT1.1 e ScAMT1.3 de cana-de-açúcar são funcionais em raízes, atuando com propriedade distintas no transporte de amônio nessa gramínea regulando a aquisição de amônio de acordo com a disponibilidade de N no solo