Banca de DEFESA: THALITA MASSARO MALHEIROS FERREIRA

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE: THALITA MASSARO MALHEIROS FERREIRA
DATA: 19/06/2024
HORA: 14:00
LOCAL: Embrapa Agroenergia
TÍTULO:

Decifrando a Tolerância à Salinidade em Plantas: Análise de Promotores, Genes Candidatos e o Sistema de Defesa Antioxidante 

Decoding Salinity Tolerance in Plants: Promoter Analysis, Candidate Genes, and the Antioxidant Defense System

PALAVRAS-CHAVES:

Beldroega, gliricídia, dendê, salinidade, estresse abiótico, transcritômica, resistência, RNA-Seq, and qRT-PCR.

Purslane, gliricidia, oil palm, salinity, abiotic stress, transcriptome, resistance, RNA-Seq, and qRT-PCR.

PÁGINAS: 100
GRANDE ÁREA: Ciências Biológicas
ÁREA: Biologia Geral
RESUMO:

A salinidade do solo se configura como um obstáculo crescente para a agricultura mundial, afetando mais de 100 países em todos os continentes. Esse estresse abiótico impacta negativamente as plantações, reduzindo a produtividade e ameaçando a segurança alimentar. Diante desse cenário, torna-se crucial a busca por soluções eficazes para garantir a sustentabilidade da produção agrícola. Nesse contexto, a transcritômica surge como uma ferramenta poderosa para investigar as complexas respostas moleculares das plantas à salinidade. A transcritômica, através da técnica de RNA-Seq, também conhecida como sequenciamento shotgun de transcritoma completo, permite a caracterização detalhada do transcritoma em uma célula, tecido ou organismo em um determinado momento. Essa tecnologia possibilita a identificação da maioria dos genes expressos em um estágio específico, a diferenciação de diferentes isoformas e a quantificação dos níveis de expressão dos transcritos. Para validar os resultados do RNA-Seq, outras técnicas como a PCR quantitativa em tempo real (qRT-PCR) podem ser utilizadas. Este estudo explora a complexa resposta do sistema de defesa antioxidante em duas espécies tolerantes à salinidade: beldroega (Portulaca oleracea L.) e gliricidia (Gliricidia sepium (Jacq.) Kunth) aclimatadas ao estresse salino extremo. O estudo se concentrou em um grupo pré-selecionado de genes que codificam enzimas antioxidantes chave e moléculas redox, reconhecidas por seu papel crucial no sistema de defesa antioxidante da planta. Esses genes foram investigados por meio de qRT-PCR, análise filogenômica e caracterização estrutural e funcional adicional. Os resultados para beldroega revelaram uma regulação positiva significativa de quatro enzimas antioxidantes e duas moléculas redox especificamente nas folhas estressadas pelo sal, não nas raízes. Esse achado sugere que a regulação diferencial do sistema antioxidante nas folhas contribui para a tolerância da beldroega à salinidade. Os resultados para gliricidia destacam os mecanismos regulatórios que governam as enzimas antioxidantes e as moléculas redox em plantas adaptadas a um estresse salino muito alto, evidenciando um papel predominante do sistema radicular nesta resposta. Além disso, este estudo buscou selecionar, anotar e validar genes induzíveis por estresse - e seus promotores - expressos diferencialmente nas folhas de dendezeiro (Elaeis guineensis Jacq.) sob estresse salino. Os resultados para o dendezeiro demonstraram que a análise do transcritoma levou à seleção de 14 genes que passaram por anotação estrutural e funcional, além de terem sua expressão validada pela técnica qRT-PCR. Estes estudos representam uma aplicação pioneira de RNA-Seq e qRT-PCR para desvendar a contribuição do sistema de defesa antioxidante para a notável resiliência da beldroega e gliricídia ao estresse salino elevado. O estudo com dendê ajudou a validar o processo de seleção precisa de genes responsivos ao estresse salino com perfil de expressão específico e predefinido e sua sequência promotora. Estes resultados representam um passo importante na identificação de genes-chave para o desenvolvimento de dendê tolerante à salinidade.

Soil salinity poses an increasing obstacle to global agriculture, affecting over 100 countries across all continents. This abiotic stress negatively impacts crops, reducing productivity and threatening food security. In this scenario, the search for effective solutions to ensure the sustainability of agricultural production becomes crucial. In this context, transcriptomics emerges as a powerful tool to investigate the complex molecular responses of plants to salinity. Transcriptomics, through the RNA-Seq technique, also known as whole transcriptome shotgun sequencing, allows for the detailed characterization of the transcriptome in a cell, tissue, or organism at a specific time. This technology enables the identification of most genes expressed at a specific stage, the differentiation of different isoforms, and the quantification of transcript expression levels. To validate RNA-Seq results, other techniques such as quantitative real-time PCR (qRT-PCR) can be employed. This study explores the complex response of the antioxidant defense system in two salt-tolerant species: purslane (Portulaca oleracea L.) and gliricidia (Gliricidia sepium (Jacq.) Kunth) acclimated to extreme salt stress. The study focused on a pre-selected group of genes encoding key antioxidant enzymes and redox molecules, recognized for their crucial role in the plant's antioxidant defense system. These genes were investigated using qRT-PCR, phylogenetic analysis, and additional structural and functional characterization. Purslane results revealed significant upregulation of four antioxidant enzymes and two redox molecules specifically in salt-stressed leaves, not in roots. This finding suggests that differential regulation of the antioxidant system in leaves contributes to purslane's salt tolerance. Gliricidia results highlight the regulatory mechanisms governing antioxidant enzymes and redox molecules in plants adapted to very high salt stress, evidencing a predominant role of the root system in this response. This finding paves the way for future research on the crucial role of roots in the salt tolerance of this species. Oil palm results demonstrated that transcriptome analysis led to the selection of 14 genes that underwent structural and functional annotation, in addition to having their expression validated by qRT-PCR. These studies represent a pioneering application of RNA-Seq and qRT-PCR to unravel the contribution of the antioxidant defense system to the remarkable resilience of purslane and gliricidia to high salt stress. The oil palm study helped validate the process of accurate selection of salt stress-responsive genes with a specific and predefined expression profile and their promoter sequence. These results represent an important step towards identifying key genes for the development of salt-tolerant oil palm.

MEMBROS DA BANCA:
Externo à Instituição - RODRIGO DA ROCHA FRAGOSO - EMBRAPA (Suplente)
Presidente - MANOEL TEIXEIRA SOUZA JUNIOR - EMBRAPA (Membro)
Externo à Instituição - JORGE CANDIDO RODRIGUES NETO - EMBRAPA (Suplente)
Externo à Instituição - JAIRE ALVES FERREIRA FILHO - EMBRAPA (Membro)
Externo à Instituição - GUY DE CAPDEVILLE - CORNELL (Membro)
Externo à Instituição - CARLOS ANTÔNIO FERREIRA DE SOUSA - EMBRAPA (Membro)