Cultura de tecidos, edição gênica e redes regulatórias em Oryza
sativa L.: estratégias biotecnológicas para adaptação do
arroz de terras altas aos estresses abióticos
Déficit hídrico; estresse térmico; CRISPR/Cas9; embriogênese somática;
chalkiness; DREB1C; redes de coexpressão gênica.
A garantia da segurança alimentar frente às mudanças climáticas globais representa um dos
maiores desafios contemporâneos. Somado a isso, o aumento populacional pressiona para que
seja cada vez mais produzido alimentos em larga escala, de forma eficiente e sustentável.
Como o arroz (Oryza sativa L.) é um dos principais aliados ao combate à insegurança
alimentar, torna-se relevante que a atenção dos pesquisadores se volte para questões ligadas
ao ganho de produtividade e à manutenção da qualidade dos grãos da cultura. O déficit
hídrico e o estresse térmico constituem os principais fatores abióticos relacionados à perda de
produtividade das produções agrícolas. Mecanismos genéticos e moleculares em resposta a
esses estresses abióticos que o arroz possui estão relacionados ao fator de transcrição
DREB1C e ao gene Chalk5. O DREB1C é induzido em resposta ao déficit hídrico e ao
estresse térmico, atuando como regulador transcricional de genes associados à tolerância aos
estresses abióticos. Quanto ao gene Chalk5, alelo alternativo do gene Vacuolar H+
Translocating Pyrophosphatase (VPP5), apresenta elevada expressão sob altas temperaturas
noturnas, alterando o metabolismo da planta e desviando a rota de síntese de amido, causando
distribuição irregular dos grânulos no interior do endosperma e afetando negativamente a
qualidade dos grãos, o que torna esse gene um alvo relevante para edição gênica visando à
manutenção da qualidade sob condições de temperatura noturna elevadas. Ferramentas
biotecnológicas como a cultura de tecidos, a edição gênica e a construção de redes de
coexpressão gênica constituem estratégias relevantes para adaptar as plantas às condições
adversas impostas pelas alterações climáticas. Para tanto, foram utilizadas abordagens
integradas envolvendo cultura de tecidos com sementes maduras como explantes, edição
gênica via CRISPR/Cas9 e análise de redes de coexpressão ponderada. Nesse sentido,
objetiva-se com esta tese: (i) otimizar protocolos de cultura de tecidos para cultivares elite
visando à aplicação de edição gênica; (ii) editar a região promotora do gene Chalk5 e
regenerar plantas editadas; e (iii) analisar a rede de coexpressão gênica do fator de transcrição
DREB1C para identificar genes candidatos putativamente relacionados à tolerância ao déficit
hídrico em arroz de terras altas