Respostas fisiológicas de Calotropis procera sob salinidade e expressão gênica diferencial de aquaporinas

Abstract

A salinidade é considerada um dos principais problemas da produtividade agrícola afetando diversos processos fisiológicos, metabólicos e moleculares responsáveis pelo crescimento, desenvolvimento e sobrevivência das plantas. Calotropis procera (Apocynaceae) é uma espécie invasora encontrada sempre-verde em regiões adversas de seca e salinidade, exibindo grande potencial para estudos ecofisiólogicos e para a identificação de genes de tolerância aos estresses abióticos. Diante do exposto, o objetivo do presente trabalho foi caracterizar respostas fisiológicas e moleculares de plantas jovens de Calotropis procera sob salinidade. Sob condições de choque salino (200 mM de NaCl) de curto prazo (três dias) foram avaliados os parâmetros conteúdo hídrico relativo, trocas gasosas, solutos orgânicos de raízes e folhas, como também a expressão gênica de aquaporinas (PIPs, TIPs) no sistema radicular. Sob diferentes condições de estresse salino (50, 100, 200 mM de NaCl) foi avaliada a estabilidade de dez genes de referência (GRs) para normalização da expressão gênica (qPCR) de raízes e folhas de C. procera em diferentes tempos de coleta utilizando os algoritimos de estabilidade geNorm, NormFinder e BestKeeper. Comparado ao controle, plantas de C. procera submetidas ao choque salino mostraram redução de condutância estomática, assimilação de CO2, transpiração e baixo decréscimo do conteúdo hídrico relativo foliar, principalmente ao 3° dia de choque salino. Em geral, após horas (2 h, 8 h, 24 h) e dias (30 h, 48 h, 54 h) de imposição do choque salino foi observada regulação positiva dos metabólitos em raízes, com maior acúmulo de frutose (251%) às 2 h, prolina às 8 h (259%), carboidratos solúveis (294%) e sacarose (373%) às 48 h, aminoácidos (1193%) às 54 h. As aquaporinas de raízes apresentaram expressão diferencial sob choque salino. Regulação positiva foi observada somente às 2 h, com maior indução TIP1.4 (4 vezes), e a regulação negativa ocorreu principalmente às 8 h, com repressão mais acentuada de PIP1.2 (4 vezes). Os quatro RGs mais estáveis apresentaram alta congruência entre todas as combinações de tempo de coleta, para cada software estudado, com pequenas divergências. CYP23 foi o melhor RG (rank dos quatro melhores) para todas as condições experimentais. Os dados indicaram que a alta salinidade promove uma resposta rápida nos parâmetros fisiológicos de plantas de C. procera sob condições de casa de vegetação. Essa espécie utiliza metabólitos envolvidos nos processos de osmorregulação e osmoproteção para aclimatação ao estresse osmótico, com rápida regulação da dinâmica destes metabólitos no sistema radicular. Além de exibir modulação da expressão de aquaporinas de raízes para o controle do fluxo de água sob choque salino. Neste sentido, o acúmulo de carboidratos e aminoácidos associado à regulação da expressão de aquaporinas contribuem para a alta performance do sistema radicular e alivio do status hídrico foliar sob choque salino. Além disso, este estudo forneceu a primeira seleção de genes de referência estáveis para C. procera sob estresse salino.