Análises fisiológicas e avaliações moleculares em cana-de-açúcar em resposta ao déficit hídrico

Abstract

A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) tem considerável importância para a economia do Brasil, sobretudo para a região Nordeste. Dos fatores ambientais que limitam a produtividade dessa cultura, o déficit hídrico é considerado um dos mais importantes. A descoberta de proteínas que respondem ao déficit hídrico pode ser importante para os programas de melhoramento genético da cana-de-açúcar, uma vez que estas proteínas podem aumentar a tolerância a esse tipo de estresse. Dessa forma, o objetivo geral deste projeto foi comparar as variedades RB 72910, RB 931011 e RB 867515 submetidas a estresse hídrico utilizando uma abordagem proteômica. Inicialmente a variedade, não comercial, RB 72910 foi utilizada na construção de uma biblioteca de cDNA por meio da técnica de hibridização subtrativa por supressão (SSH) com o objetivo de isolar genes de defesa relacionados a estresses abiótico. Dos 122 clones obtidos, 40 clones mostraram similaridade com sequências depositadas em bancos de dados, 37 genes envolvidos em mecanismos de defesa, 24 foram similares a proteínas com função desconhecida e 21 clones foram associados ao desenvolvimento e manutenção celular. O gene que codifica para trealose-6-fosfato sintase, envolvido na resposta à seca, teve sua expressão confirmada por PCR quantitativo na variedade RB 72910. O padrão de expressão de proteínas foi avaliado por eletroforese bidimensional (2-DE). As plantas de cana foram submetidas à restrição de água durante 30 dias até atingir condições de déficit hídrico severo (20% de umidade gravitacional do solo). Sete proteínas tiveram sua expressão aumentada nas plantas tratadas em relação ao tratamento controle, enquanto três foram diminuídas Para comparar o perfil de expressão de proteínas das três variedades, foram utilizadas as técnicas 2-DE e espectrometria de massas (MALDI-TOF-MS/MS). Vinte plantas de cada variedade foram cultivadas em vasos (30 L) em casa de vegetação por três meses, sendo submetidas ao déficit hídrico por supressão da irrigação durante o terceiro mês. As análises revelaram mudanças significativas na intensidade de 53 spots de proteínas, as quais tiveram suas expressões aumentadas ou diminuídas em resposta à seca. Para a variedade RB 72910 foram seqüenciadas 4 proteínas que apresentaram aumento de expressão nas plantas submetidas ao déficit hídrico: ubiqitina, ácido indol-3- acético 34, NADH plastoquinona oxidoredutase e trealose-6-fosfato sintase. Para a variedade RB 931011 foram seqüenciadas 5 proteínas: aceto lactato sintase, fatores responsivos ao etileno e trealose-6-fosfato sintase. Para a RB 867515 foram seqüenciadas 6 proteínas: proteína do fotossistema I ycf4, proteínas de senescência foliar, citocinina oxidase, NADH dehidrogenase subunidade F, metionina amino peptidase e proteína de transporte ATPase Ca2+. Em plantas, o acúmulo de trealose está relacionado com a tolerância à seca. Sendo assim a trealose-6-fosfato sintase constitui uma possível candidata para a transformação genética para obtenção de plantas mais tolerantes ao déficit hídrico ou para a sua utilização como biomarcador em cana-de-açúcar.