Modificadores epigenéticos : genômica estrutural e funcional em plantas submetidas a diferentes tipos de condições estressantes

Abstract

Dentre as diversas culturas vegetais mais produzidas no Brasil, destacam-se a uva (Vitis vinifera L.) e o feijão-caupi (Vigna unguiculata L.) com elevados índices de produção anual, apresentando relevante importância social e econômica. Entretanto, a produtividade dessas culturas é frequentemente afetada, devido à ocorrência de estresses. Nesse contexto, as modificações epigenéticas compreendem ampla funcionalidade, sendo os processos de (de)metilação de DNA, (de)metilação das histonas e (de)acetilação das histonas, incluindo aquelas participantes diretos no mecanismo de combate ao estresse (a)biótico. Esses processos são desenvolvidos pelas enzimas metiltransferases (MTases) e demetilases (dMTases) de DNA; metiltransferase (SDGs) e demetilases (JMJs) de histonas; e acetiltransferases (HATs) e desacetilases (HDACs) de histonas. O presente trabalho teve como objetivo analisar essas enzimas mediante abordagens de genômica e transcriptômica. Essas enzimas foram analisadas considerando suas características estruturais, distribuição genômica, mecanismos de expansão genômica e conservação entre outras espécies vegetais, além dos padrões de expressão frente aos estresses biótico e abiótico. Bibliotecas de RNA- Seq de acessos contrastantes da videira [genótipo resistentes (IAC-572) e suscetível (Red Globe)] ao estresse biótico, bem como bibliotecas de RNA-Seq de feijão-caupi sob estresse biótico (injúria mecânica seguida de inoculação viral) e abiótico (desidratação radicular) foram analisadas. As enzimas identificadas no genoma da videira (MTases e dMTases) e do feijão-caupi (SDGs, JMJs, HATs e HDACs) apresentaram, em sua maioria, conservação de suas respectivas estruturas. Além disso, um alto índice de conservação dessas enzimas foi observado nos genomas de diferentes espécies vegetais. Os elementos cis- regulatórios identificados nos promotores foram associados a diferentes TFs que estão intimamente relacionados à resposta vegetal sob condições adversas. Os dados de expressão gênica para acessos contrastantes de videira indicaram que os transcritos induzidos podem auxiliar em uma estratégia molecular no genótipo resistente da videira analisado nesse estudo, uma vez que uma maior indução de modificadores epigenéticos foi observada nesse genótipo quando comparado ao genótipo suscetível. Os dados de RNA-Seq do feijão-caupi apontam para uma maior indução de modificadores epigenéticos na resposta a desidratação radicular, comparativamente ao ensaio de injúria mecânica seguida de inoculação viral. Em suma, os resultados gerados nesse estudo agregam valor ao entendimento da dinâmica desses modificadores epigenéticos na resposta de vegetais a estresse, evidenciando sua pluralidade estrutural e funcional.