Expressão de genes relacionados à absorção e metabolismo de nitrogênio em arroz sob alto e baixo suprimento de nitrato

Abstract

O nitrogênio é um dos elementos minerais que mais limita o desenvolvimento das plantas. Assim, aumentar a eficiência de uso de nitrogênio (EUN) é um fator é essencial para uma agricultura sustentável, levando a um aumento da produção de alimentos com menor uso de insumos e menos impactos ao ambiente. A EUN envolve a eficiência de absorção e acúmulo e a eficiência de utilização de N para produção. Compreender os mecanismos envolvidos nesses processos e como eles são controlados é fundamental para a melhoria da EUN nas plantas cultivadas. Para isso, é essencial entender a resposta e comportamento das plantas a diferentes regimes de N, principalmente à limitação de N. O uso de plantas ou variedades com diferenças na EUN é outro fator importante para verificar os principais mecanismos envolvidos. Este trabalho teve por objetivo desse trabalho foi verificar o metabolismo e a expressão de genes envolvidos na absorção e assimilação de nitrogênio nas variedades de arroz Piauí e IAC-47 sob diferentes condições de disponibilidade desse nutriente. O metabolismo de N foi avaliado através da quantificação das frações nitrogenadas no tecido e atividade enzimática, a expressão de genes que codificam para transportadores de N de alta e baixa afinidade e enzimas de assimilação de N. Foram realizados dois experimentos: o primeiro para verificar o comportamento das plantas quando cultivadas sob alto e baixo suprimento de N; e o segundo, para verificar as repostas ao ressuprimento de N. O acúmulo de massa foi maior na variedade IAC-47 em todos os tratamentos. Quando as plantas foram cultivadas por um longo período sob baixo suprimento de N foi observado maior teor de nitrato (NO3 -) no tecido da variedade Piauí, adaptada a condições de baixa fertilidade, assim como uma alta atividade da nitrato redutase e glutamina sintetase nas raízes dessas plantas. Sob alto suprimento de NO3 -, por um longo período, a variedade Piauí apresentou maiores teores de NO3 - nas bainhas e raízes, mas não foram observas diferenças na atividade de enzimas. A expressão dos transportadores de nitrato na variedade Piauí foi mais elevada nas raízes das plantas sob baixo suprimento de NO3 - quando comparado as plantas sob alto suprimento de N. Na variedade IAC-47 a expressão dos transportadores de NO3 - teve comportamento oposto ao observado para a Piauí. Quando as plantas receberam NO3 -, após um período de 72 horas sem N, houve um rápido aumento, após 6 horas do ressuprimento, na expressão do gene que codifica para o transportador de NO3 - de alta afinidade OsNRT2.1 e glutamina sintetase plastidial (GS2) nas raízes da variedade Piauí, e 24 horas após o ressuprimento a expressão foi maior na variedade IAC-47. A eficiência da variedade Piauí esta relacionada ao controle diferenciado dos mecanismos de absorção e assimilação de N, que permite a maior expressão dos transportadores de nitrato de alta afinidade em tecido com altos teores de N solúvel, alto status de N, indicando que o controle do sistema de absorção de N pode ser essencial para a eficiência no uso de nitrogênio.