Dissertação/Tese EFEITO DO DÉFICIT HÍDRICO SOBRE A EXPRESSÃO GÊNICA E MORFOFISIOLOGIA EM Eucalyptus spp. - PPGCF

Atualmente, devido as limitações de expansão das tradicionais áreas de plantio de eucalipto, vários grupos de pesquisa têm buscado estratégias para ampliar as fronteiras florestais brasileiras. Entretanto, a baixa disponibilidade hídrica dessas regiões fronteiriças tem limitado o desenvolvimento de alguns genótipos de eucalipto. Á vista disso, objetivou-se: i) avaliar as respostas morfofisiológicas de dois genótipos de eucalipto contrastantes quanto à suas capacidades de tolerar o déficit hídrico e ii) construir uma biblioteca gênica diferencial do genótipo tolerante à seca, de maneira a possibilitar à compreensão dos mecanismos subjacentes à tolerância ao déficit hídrico do ponto de vista genético-molecular. O experimento foi conduzido, em casa de vegetação na UFVJM, em Diamantina, MG. As plantas dos dois genótipos, clones 953 (Eucalyptus camaldulensis vs. Eucalyptus grandis) e 224 (Eucalyptus grandis vs. Eucalyptus urophylla), modelo de tolerância e sensibilidade ao déficit hídrico, respectivamente, foram aclimatadas em casa de sombra, com irrigação, durante 30 dias. Após esse período, foram submetidos a dois diferentes regimes hídricos (irrigado e não irrigado), quando, então, foram avaliados, ao longo do período experimental, o crescimento em altura e diâmetro, área foliar, índice de clorofila total, variáveis da fluorescência da clorofila a, variáveis de trocas gasosas, matéria seca de todos os compartimentos da planta e suas relações derivadas (relação matéria seca raiz e parte aérea, razão de massa foliar, área foliar específica e razão de área foliar), além da sintomatologia do estresse. O experimento foi conduzido em um Delineamento Inteiramente Casualizado, em esquema fatorial 2 (genótipos) x 2 (regimes hídricos), totalizando quatro tratamentos (25 repetições cada). As análises estatísticas foram realizadas mediante análise de variância. Para o estudo da expressão gênica, concomitantemente a aplicação do estresse hídrico, folhas foram coletadas, congeladas em N2 líquido e armazenadas a - 80 °C. Em seguida, procedeu-se com as extrações e purificações do RNA total e, posterior, construção da biblioteca subtrativa. A deficiência hídrica não limitou o crescimento em altura dos genótipos estudados, embora, tenha reduzido o diâmetro e a produção de matéria seca total. As demais variáveis morfofisiológicas e todas as variáveis de trocas gasosas foram negativamente afetadas pelo déficit hídrico. O clone 224 mostrou-se menos eficiente em termos fotossintéticos e mais sensível à restrição hídrica para a maioria das variáveis analisadas. Em contrapartida, o 953 apresentou maior tolerância à falta d'água. Possivelmente, área foliar reduzida, aumentos no teor de clorofila e aparelho fotossintético mais eficiente podem ter sido determinantes nessa maior tolerância encontrada no clone 953. Essas estratégias, podem, portanto, serem alvos em programas de seleção de materiais genéticos mais tolerantes à seca. Nesse sentido, a eficiência quântica do Fotossistema II mostrou-se uma característica a ser considerada num processo de seleção para tolerância à falta d'água. A biblioteca de cDNA construída permitirá identificar quais genes estão envolvidos nesse processo de tolerância no genótipo 953. Futuramente, esses genes candidatos poderão ser transferidos para genótipos de interesse econômico, por meio de transgenia.

Currently, due to the limitations of expanding areas traditional of eucalyptus, several research groups have pursued strategies to expand the boundaries Brazilian forest. However, the low water availability of these border regions has limited the development of some genotypes of eucalyptus. Therefore, we aimed to: i) evaluate the morphological and physiological responses of two contrasting genotypes of eucalyptus as to their ability to tolerate drought and ii) build a library differential gene genotype drought tolerant, in order to enable the understanding molecular mechanisms underlying tolerance to water deficit. The experiment was conducted in a greenhouse at UFVJM in Diamantina, MG. The plants of the two genotypes, 953 clones (Eucalyptus camaldulensis vs. Eucalyptus grandis) and 224 (Eucalyptus grandis vs Eucalyptus urophylla) model of tolerance and sensitivity to water stress, respectively, were acclimated in the shade, irrigated for 30 days. After this period, underwent two different water regimes (irrigated and non-irrigated), when then were evaluated over the experimental period, the growth in height and diameter, leaf area, total chlorophyll index, chlorophyll a fluorescence variables, gas exchange variables, dry matter of all plant parts and their relations derived (shoot/root dry weight ratios, leaf weight ratio, specific leaf area and leaf area ratio) and the symptoms of stress. The experiment was conducted in a completely randomized design in a factorial 2 (genotypes) x 2 (water regimes), totaling four treatments (25 replicates each). Statistical analyzes were performed by analysis of variance. For the study of gene expression, concomitant application of water stress, leaves were collected, frozen in liquid N2 and stored at - 80 °C. Then proceeded with the extraction and purification of total RNA and subsequent construction of the subtractive library. Water stress did not limit the growth in height of the genotypes studied, although it reduced the diameter and total dry matter production. The other morphophysiological variables and all gas exchange variables were negatively affected by drought. Clone 224 was less efficient photosynthetic and more sensitive to water restriction for most variables. In contrast, the 953 was more tolerant to lack of water. Possibly, reduced leaf area, increases in chlorophyll content and photosynthetic apparatus more efficient may have been determinant to increase tolerance found in clone 953. These strategies can be targeted in selection programs of genetic materials more drought tolerant. In this sense, the quantum efficiency of Photosystem II showed a characteristic to be considered in the selection process for tolerance to water shortage. A cDNA library constructed will allow to identify which genes are involved in the process of tolerance on the genotype 953. In the future, these candidate genes may be transferred to genotypes of economic interest through transgenesis.