Morphophysiological and molecular responses of sugarcane genotypes to water stress

Abstract

O objetivo deste trabalho foi estudar respostas morfo-fisiológicas e moleculares de dois genótipos de cana-de-açúcar (tolerante à seca: TSP05-4 ou sensível à seca: TCP02-4589) ao estresse hídrico. Características morfo-fisiológicas foram avaliadas em cinco diferentes tempos [dois dias antes do início do estresse hídrico (T0), dois (T1), doze (T2) e vinte dias (T3) após início do estresse hídrico de moderada intensidade, e oito dias após re-irrigação (T4)]. Características de desenvolvimento foram avaliadas no final do experimento (após T4). A técnica cDNA-AFLP foi utilizada para identificar genes diferencialmente expressos em T1, T2 e T4. Tanto sob condições controle (plantas bem irrigadas) quanto sob condições de estresse hídrico o genótipo tolerante mostrou os maiores valores de indíce de esverdeamento da folha (SPAD), eficiência quântica máxima do PSII (Fv/Fm) e relação biomassa da raíz/planta inteira. Além disso, sob condições de estresse hídrico, as taxas de fotossíntese, transpiração e condutância estomática foram significativamente maiores no genótipo tolerante. O genótipo susceptível apresentou colmos mais altos e mais pesados. No entanto, a condição de estresse hídrico causou significativa redução na altura deste genótipo, enquanto que nenhuma alteração foi observada no genótipo tolerante. Um total de 15 fragmentos derivados de transcritos (TDF) diferencialmente expressos foram caracterizados e 8 desses foram validados por RT-PCR em tempo real. Três TDFs, os quais mostraram similaridade a um pentatricopeptideo putativo, à subunidade regulatória CK2β3 da proteina kinase CK2 e ao transportador glicose-6-fosfato/fosfato 2, foram diferencialmente expressos no genótipo susceptível. Um TDF similar ao mRNA de uma proteína induzida pela seca foi também induzido no genótipo tolerante em T2. Tanto as características fisiológicas quanto o padrão de expressão gênica que foram alterados pelo estresse hídrico foram completamente revertidos após o período de re-irrigação, demonstrando a plasticidade dos genótipos de cana-de-açúcar em responder a mudanças nas condições hídricas. Os resultados encontrados neste estudo demonstram a robustez do genótipo tolerante em responder a condições estresse hídrico e enfatiza diferenças fisiológicas e moleculares entre os dois genótipos que podem auxiliar em programas de melhoramento que visam tolerância à seca. Termos de indexação: estresses abióticos, Saccharum spp, mecanismos fisiológicos, cDNAAFLP.