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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
AGRONOMIA (CIÊNCIAS DO SOLO) (31002013002P7)
Educação Presencial
Expressão diferencial de genes em plantas de arroz após curto período de exposição ao ácido húmico
JOSE NIVALDO DE OLIVEIRA SATIRO
TESE
28/08/2024

O uso de bioestimulante tem ganhado visibilidade científica e comercial, e é considerado uma técnica promissora para melhorar o crescimento e desenvolvimento de diversas espécies vegetais. Dentre as substâncias bioestimulantes, o ácido húmico (AH) tem sido objeto de estudo na agricultura devido à sua atuação na aquisição de nutrientes e água, por meio da modulação gênica. Apesar das evidências estabelecidas sobre os efeitos do ácido húmico, muitos aspectos transcricionais ainda necessitam de elucidação. A pesquisa desenvolvida nesta tese busca contribuir para o entendimento dos mecanismos moleculares e fisiológicos por meio do uso do sequenciamento em larga escala de RNA (RNA-Seq). Para tal, as seguintes perguntas foram levantadas: (i) quais concentrações de ácido húmico são capazes de estimular o crescimento do sistema radicular de arroz; (ii) a expressão gênica relativa é alterada com a exposição ao ácido húmico; (iii) o efeito bioativo do ácido húmico pode revelar genes com potencial biotecnológico para promoção de crescimento em plantas de arroz. Com intuito de verificar esses questionamentos, o objetivo dessa pesquisa experimentos foram conduzidos com o propósito final de usar os HA para identificar alvos biotecnológicos para promoção de crescimento em plantas de arroz da variedade Nipponbare. Os objetivos específicos foram: a) estabelecer a concentração ótima de ácido húmico para o maior estímulo ao crescimento do sistema radicular; b) estabelecer o tempo de exposição ao ácido húmico que mostre reposta transcricional; c) determinar os genes diferencialmente expressos por meio da análise de expressão gênica em larga escala (RNA-seq); d) Agrupar os genes diferencialmente expressos por meio de suas ontologias para avaliar os processos ou vias que são preferencialmente afetadas pelo tratamento com os ácidos húmicos. Os dados obtidos sugerem que a dose de 80 mg L-1 AH altera os parâmetros morfológicos das raízes e a biomassa das plantas de arroz em sistema hidropônico. Esta dose proporcionou uma rápida e tardia indução de genes, em 4h e 72h de exposição as plantas, respectivamente. O sequenciamento identificou 239 genes diferencialmente expresso (DEG) na raiz, bem como 55 genes na parte aérea de arroz após 4h de exposição ao HA. Além disso, a maioria dos genes foram regulados negativamente em ambos os tecidos (raiz e parte aérea). A análise de enriquecimento funcional permitiu compreender o perfil funcional de 91 DEG na raiz e 5 DEG na parte aérea. Além disso, foram identificados genes da família DUF, responsáveis em codificar proteínas com funções ainda não conhecidas. Esses resultados fornecem novos insights para o desenvolvimento futuras pesquisas, visando obter plantas adaptada às condições adversas.

Ácido húmico;Transcriptoma;Expressão Gênica;Arroz
The use of biostimulants has gained scientific and commercial visibility and is considered a promising technique to improve the growth and development of several plant species. Among the biostimulant substances, humic acid (HA) has been the subject of study in agriculture due to its role in the acquisition of nutrients and water through gene modulation. Despite the established evidence on the effects of humic acid, many transcriptional aspects still require elucidation. The research developed in this thesis seeks to contribute to the understanding of the molecular and physiological mechanisms through the use of large-scale RNA sequencing (RNA-Seq). To this end, the following questions were raised: (i) what concentrations of humic acid are capable of stimulating the growth of the rice root system; (ii) is relative gene expression altered with exposure to humic acid; (iii) can the bioactive effect of humic acid reveal genes with biotechnological potential for growth promotion in rice plants. In order to verify these questions, the objective of this research was to conduct experiments with the ultimate purpose of using HA to identify biotechnological targets for growth promotion in Nipponbare rice plants. The specific objectives were: a) to establish the optimal concentration of humic acid for the greatest stimulation of root system growth; b) to establish the time of exposure to humic acid that shows transcriptional response; c) to determine the differentially expressed genes through large-scale gene expression analysis (RNA-seq); d) to group the differentially expressed genes through their ontologies to evaluate the processes or pathways that are preferentially affected by treatment with humic acids. The data obtained suggest that the dose of 80 mg L-1 HA alters the morphological parameters of the roots and the biomass of rice plants in a hydroponic system. This dose provided a rapid and delayed gene induction, in 4h and 72h of exposure to the plants, respectively. Sequencing identified 239 differentially expressed genes (DEG) in the root and 55 genes in the shoot of rice after 4 h of exposure to HA. In addition, most genes were downregulated in both tissues (root and shoot). Functional enrichment analysis allowed us to understand the functional profile of 91 DEG in the root and 5 DEG in the shoot. In addition, genes of the DUF family were identified, responsible for encoding proteins with functions not yet known. These results provide new insights for the development of future research, aiming to obtain plants adapted to adverse conditions.
Humic acid;Transcriptome;Gene expression;Rice
1
97
PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
O trabalho possui divulgação autorizada
Tese_UFRRJ_2024 - Jose Nivaldo de Oliveira Sátiro_Versão Final (1).pdf

Contexto

FERTILIDADE DO SOLO E NUTRIÇÃO DE PLANTAS
NUTRIÇÃO MINERAL E ECOFISIOLOGIA VEGETAL
CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA E ESTRUTURAL DE SUBSTÂNCIAS HÚMICAS EM AMOSTRAS AMBIENTAIS E SEU USO COMO PRODUTO BIOATIVO PARA PROMOÇÃO DE CRESCIMENTO EM PLANTAS

Banca Examinadora

LEANDRO AZEVEDO SANTOS
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
ORLANDO CARLOS HUERTAS TAVARES Participante Externo
LEANDRO MARTINS FERREIRA Participante Externo
FLAVIO COUTO CORDEIRO Participante Externo
LEANDRO AZEVEDO SANTOS Docente - PERMANENTE
RICARDO LUIZ LOURO BERBARA Docente - PERMANENTE

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Apoio à Pós-Graduação 48
CONS NAC DE DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLOGICO - Bolsa no país - Pós-graduação 48
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO - Infraestrutura 48

Vínculo

Bolsa de Fixação
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Pesquisa
Sim
Capes
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