Controle das respostas à privação de fosfato por genes OsASR em arroz e isolamento de bactérias promotoras de crescimento vegetal

Abstract

O fósforo (P) é um macronutriente crucial para o crescimento e desenvolvimento de plantas. Esse nutriente é absorvido pelas raízes das plantas apenas na forma de fosfato inorgânico, o qual apresenta baixa disponibilidade no solo, sendo que as plantas são capazes de capturar apenas 30% do fosfato aplicado no solo. Comparado com outros nutrientes, existe um menor número de trabalhos buscando entender os processos moleculares envolvidos na captação de fosfato em culturas de interesse econômico, sendo que no conhecimento da regulação transcricional inicial das respostas locais das raízes ainda há algumas lacunas. Estas respostas dão início à modificação da arquitetura do sistema radicular com o intuito de priorizar a captação de fosfato em condição de deficiência desse nutriente no solo. No presente trabalho, demonstramos que os genes ASR desempenham papel importante, até então desconhecido, nas respostas à deficiência de fosfato em raízes de plantas de arroz. Plantas silenciadas para o gene OsASR5 (ASR5-RNAi) apresentam uma ampla repressão de genes de resposta a níveis reduzidos de fosfato, além de uma supressão da formação de raízes laterais e adventícias. Além disso, diversos genes de resposta à auxina, principal hormônio relacionado ao desenvolvimento de raízes, parecem estar reprimidos nas plantas ASR5-RNAi, enquanto apresentaram maior sensibilidade aos brassinosteróides. Observamos que OsASR5 possui sua expressão localizada em tecidos intimamente relacionados à essas respostas, sugerindo que esse gene pode atuar como fator de transcrição regulando genes importantes da via de sinalização das respostas à deficiência de fosfato. Desse modo, OsASR5 parece ser um gene promissor para aplicações biotecnológicas com o intuito de aumentar a captação de fosfato pelas plantas. Outra abordagem utilizada para aumentar o suprimento de nutrientes para as plantas é a utilização de bactérias promotoras de crescimento (BPCP). Nesse sentido, isolamos e caracterizamos novas linhagens de bactérias e demonstramos sua capacidade de promover o crescimento de raízes em plantas de Arabidopsis. Esses resultados sugerem novas linhagens de bactérias promissoras para a elaboração de inoculantes para uma agricultura mais sustentável.

Phosphorus is a crucial macronutrient for plant growth and development. This nutrient is absorbed by plant roots only as inorganic phosphate which has low soil availability, moreover, plants uptake only 30% of phosphate fertilizers applied to the soil. Compared to other nutrients, there are fewer studies seeking to understand the molecular processes involved in phosphate uptake in crops and in the early transcriptional root responses knowledge there are some gaps. These responses alter the root architecture in order to maximize phosphate absorption under phosphate scarcity. In the present work, we show that ASR genes play a new important role in the root phosphate starvation responses in rice plants. Plants silenced for OsASR5 gene (ASR5-RNAi) show a wide repression of the expression of phosphate starvation genes and suppressed adventitious and lateral roots development. Besides, many auxin-responsive genes related to root development are also repressed in ASR5-RNAi plants that also displayed higher brassinosteroids sensitivity. We observed that OsASR5 displays localized expression in root tissues associated to BR and auxin responses, suggesting that it might act as a transcription factor coordinating root developmental responses to phosphate starvation. These observations suggest that OsASR5 might be a promising candidate in biotechnological strategies aiming to increase phosphate uptake in crops. Another approach used to increase nutrient supply in the field involves the exploitation of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR). In this work we isolated and characterized new bacterial strains capable of promoting root growth in Arabidopsis. These are proposed promising bacterial species for new inoculants for a more a sustainable agriculture approach.