Influência da micorrização e do fósforo sobre a expressão diferencial de genes de defesa em raízes de tomateiro (Solanum esculentum)

Abstract

As micorrizas arbusculares (MAs) são simbioses mutualistas, formadas entre fungos do Filo Glomeromycota e as raízes da maioria das plantas. Para o hospedeiro vegetal essas associações proporcionam maior disponibilidade de nutrientes minerais e resistência contra patógenos, entre outros benefícios. O tomateiro é uma solanácea herbácea com ampla capacidade adaptativa, sendo o Brasil um dos maiores produtores mundiais. Essa cultura vem sendo utilizada como modelo vegetal para o estudo da regulação micorrízica, em alternativa à Arabdopsis thaliana, pois possui ciclo de vida curto e genoma relativamente pequeno (950Mb), além disso são facilmente micorrizáveis. O estabelecimento das MAs envolve uma série de eventos bioquímicos e moleculares regulados por ambos simbiontes, ainda não totalmente esclarecidos. O estudo da expressão gênica em raízes colonizadas permitirá melhor compreensão dos mecanismos envolvidos no desenvolvimento da simbiose, contribuindo para melhor aplicabilidade desta. O objetivo deste trabalho foi analisar a expressão diferencial dos genes Chi3, BGL2, CAT2 e APX1, envolvidos na resposta de defesa do tomateiro em função da colonização com Glomus etunicatum e do nível de P no solo, através de RT-qPCR. Plântulas de tomateiro foram transferidas para sacos de polietileno com areia e vermiculita esterilizadas e inoculadas com G. etunicatum. O delineamento experimental consistiu de tratamentos com e sem inoculação e solução nutritiva com 3 níveis de fósforo (3, 8 e 15 mg/dm³). As raízes foram coletadas 8, 15 e 30 dias após a inoculação (d.a.i.) para análise do percentual de colonização e expressão gênica. Apesar da presença de estruturas micorrízicas na maioria das amostras, os percentuais de colonização foram menores aos 8 d.a.i. e aumentaram ao longo do tempo de cultivo, atingindo o máximo aos 30 d.a.i. Sabe-se que o teor de P é de grande importância para o estabelecimento das micorrizas, nesse sentido, os maiores valores de colonização foram encontrados nas amostras com baixa concentração de P na solução nutritiva aplicada, enquanto que no tratamento com alto nível de P a colonização foi reduzida ou inibida. Os primers para amplificação dos genes BGL2, CAT2 e APX1 não foram eficientes nas reações de RT-qPCR e por isso estes genes não puderam ser validados no presente trabalho. Entretanto, os ensaios para o alvo Chi3 foi eficiente e mostrou-se adequado para o experimento. A análise da expressão gênica mostrou que o gene Chi3 sofreu influência da concentração de fósforo e tempo de micorrização (T0, T1, T2). Dessa forma, as amostras cultivadas em condições de baixo fósforo, tiveram a expressão da quitinase aumentada na primeira semana de cultivo e reduzida nas semanas seguintes, indicando que durante os primeiros estágios da micorrização pode haver uma indução temporária desse gene de defesa seguido de supressão após o reconhecimento entre os simbiontes. Entretanto, apenas na primeira semana a variação de P interferiu no acúmulo de transcritos da quitinase. A análise da expressão de genes que codificam enzimas do sistema defensivo vegetal é necessária para compreensão dos mecanismos do desenvolvimento da micorriza arbuscular. Assim, os dados obtidos neste trabalho fornecerão subsídios para um melhor entendimento do papel de genes de defesa nesta simbiose.