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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.64.2015.tde-05102015-143002
Documento
Autor
Nome completo
André Luiz Tagliaferro
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2015
Orientador
Banca examinadora
Figueira, Antonio Vargas de Oliveira (Presidente)
Boiteux, Leonardo Silva
Vitorello, Victor Alexandre
Título em português
Estudo da variação genética natural em tomateiro (Solanum lycopersicum) para o processo de absorção de nitrogênio
Palavras-chave em português
Amônio
AMTs
Cinética de absorção
Nitrato
NRTs
NUE
Provisão
Resumo em português
O uso excessivo de fertilizantes nitrogenados com o intuito de aumentar a produtividade de culturas de tomateiro (Solanum lycopersicum) é decorrente da expansão da demanda mundial. No entanto, o acúmulo/excesso de formas orgânicas ou inorgânicas de nitrogênio no solo está associado a diversos problemas ambientais. Uma alternativa para contornar esses problemas é a identificação de variabilidade genética para aquisição de N, garantindo uma alta produtividade e uma possível melhoria na eficiência do uso de N (NUE). Para tanto, os genótipos S. lycopersicum cv 'Santa Clara', S. pimpinellifolium e S. habrochaites, previamente identificadas com capacidade de contrastante de absorção de N, foram utilizados em ensaios de cinética de absorção e provisão utilizando traçadores com 15N. Além disso, foi realizada a quantificação da expressão gênica relativa via amplificação de transcritos reversos (RT-qPCR) de genes relacionados ao transporte de amônio (AMTs - AMMONIUM TRANSPORTER - AMT1.1, AMT1.2 e AMT2.1) e nitrato (NRTs - NITRATE TRANSPORTERS - NRT1.1, NRT2.1, NRT2.2 e NAR2) para correlacionar a capacidade de absorção de N com expressão desses genes.. Solanum pimpinellifolium possui maior capacidade de absorção de amônio por suas raízes quando comparado aos genótipos S. lycopersicum cv 'Santa Clara' e S. habrochaites sob condições contrastantes de disponibilidade de N. Esse fenótipo está relacionado à maior indução da expressão do gene SlAMT1.1 em raízes S. pimpinellifolium. Durante a provisão de amônio, o genótipo S. habrochaites apresentou menor inibição do processo de aquisição de 15N-amônio quando comparado a S. lycopersicum cv 'Santa Clara' e S. pimpinellifolium. A correlação com os níveis de expressão dos principais transportadores de amônio sugere uma regulação alostérica diferenciada da proteína SlAMT1.1 nesse genótipo. A clonagem e sequenciamento da região codificadora do gene SlAMT1.1 entre os genótipos indicou a existência de diferença na sequência de aminoácidos, principalmente de S. habrochaites. Em particular o resíduo Ser240Gly na alça citosólica, a qual é fundamental durante a regulação alostérica, o que pode estar relacionado à menor inibição do influxo de amônio sob provisão de N. A clonagem e sequenciamento da região promotora do gene SlAMT1.1 dos três genótipos indicaram a presença de motivos regulatórios distintos na região promotora de SlAMT1.1 de S. pimpinellifolium quando comparado a mesma região do genótipos S. lycopersicum cv 'Santa Clara' e S. habrochaites, o que implicar numa correlação com a maior capacidade de aquisição de amônio em raízes de S. pimpinellifolium. Os resultados de cinética de aquisição de nitrato sugerem que S. pimpinellifolium apresenta maior capacidade quando comparado a S. lycopersicum cv 'Santa Clara' e S. habrochaites, devido a maior indução dos principais genes de transportadores SlNRT2.1 e SlNRT2.2. A correlação dos estudos de influxo de nitrato e expressão de genes relacionados ao transporte dessa forma de N identificaram que SlNRT2.1 é o principal transportador a ser regulado em raízes dos três genótipos avaliados quando submetidos a condições de provisão de nitrato. Contudo, o genótipo S. habrochaites apresentou maior capacidade de induzir SlNRT2.1 quando comparado a S. lycopersicum cv 'Santa Clara' e S. pimpinellifolium sob provisão de nitrato
Título em inglês
Natural genetic variation studies in tomato (Solanum lycopersicum) for nitrogen uptake capacity
Palavras-chave em inglês
Ammonium
AMTs
Nitrate
NRTs
NUE
Resupply
Uptake kinetic
Resumo em inglês
High nitrogen fertilizer input is required to increase the yield of tomato (Solanum lycopersicum) to attend to the rising world demand. N fertilization might result in a detrimental impact on the environment, such as contributing to greenhouse gases and groundwater pollution. One approach to reducing the excessive use of N fertilizers is the evaluation of natural genetic variability for N use efficiency (NUE) of crop plants. Therefore, the genotypes S. pimpinellifolium, S. lycopersicum cv 'Santa Clara', and S. habrochaites, previously identified with contrasting capacity of N absorption, were used in kinetic and provision assays using short-term 15N-labeled. Furthermore, the relative quantification of gene expression via quantitative reverse transcription PCR (RT-qPCR) of genes related to the ammonium transport (AMTs - AMMONIUM TRANSPORTER - AMT1.1, AMT1.2 and AMT2.1) and nitrate (NRTs - NITRATE TRANSPORTERS - NRT1.1, NRT2.1, NRT2.2 and NAR2) was performed to correlate the N absorption capacity with the expression of these genes. Solanum pimpinellifolium has greater ammonium absorption in its roots when compared to genotypes S. lycopersicum cv 'Santa Clara' and S. habrochaites under contrasting conditions of N availability. This phenotype is associated with the greater induction of SlAMT1.1 expression in S. pimpinellifolium roots. During ammonium provision, genotype S. habrochaites showed lower inhibition of the 15N-ammonium acquisition compared to S. lycopersicum cv 'Santa Clara' and S. pimpinellifolium. The correlation with the expression levels of the main ammonium transporter suggests a different allosteric regulation of SlAMT1.1 protein in S. habrochaites. The comparison of the SlAMT1.1 coding region in the three genotypes indicated the existence of differences in amino acid sequence, particularly in S. habrochaites. The change of Ser240Gly in the cytosolic loop of S. habrochaites, which is critical during the allosteric regulation, may be related to the inhibition of ammonium influx. The cloning and sequencing of the promoter region of the gene SlAMT1.1 indicates the presence of different regulatory motifs in the promoter of SlAMT1.1 in S. pimpinellifolium when compared to S. lycopersicum cv Santa Clara and S. habrochaites. This can be correlated with the highest ammonium acquisition capacity of S pimpinellifolium roots. Therefore, nitrate kinetic studies showed that S. pimpinellifolium has greater acquisition of nitrate in their roots when compared to S. lycopersicum cv Santa Clara and S. habrochaites, due to increased induction of SlNRT2.1 and SlNRT2.2 genes. The correlation among nitrate influx studies and expression of genes related to the transport of this N form suggest that SlNRT2.1 is the main transporter regulated in roots of the three genotypes under nitrate supply. In addition, the genotype S. habrochaites showed greater ability to induce SlNRT2.1 when compared to S. lycopersicum cv 'Santa Clara' and S. pimpinellifolium in nitrate supply
 
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Data de Publicação
2015-10-23
 
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