Biologia da xilogênese, produção e emissão de metano pelo eucalipto

Resumo

A disponibilidade de novas tecnologias Ômicas que possibilitam a geração de uma grande quantidade de dados de sequências de DNA, quantificação de transcritos (RNAs mensageiros), microRNAs, identificação e quantificação de proteínas e metabólitos, têm propiciado um rápido avanço no conhecimento da biologia das plantas, microrganismos e animais. Entretanto, apesar dessa pletora de informações disponíveis, ainda não conseguimos analisar os dados gerados de forma integrada, holística, sem o caráter descritivo que caracteriza a maioria dos artigos que tratam de temas como transcriptômica, proteômica e metabolômica. O Fenótipo de um indivíduo é consequência da integração de todos esses componentes e da interação com o meio ambiente. A proposta do projeto tem como objetivo avançar na abordagem de biologia de sistemas, buscando a integração de dados de transcriptômica, proteômica e metabolômica, para a compreensão da biologia de uma cultura importante para a economia brasileira, o eucalipto. O eucalipto foi escolhido como modelo biológico, em razão dos vários trabalhos que o nosso grupo tem desenvolvido ao longo dos últimos anos, principalmente sobre a biologia da xilogênese (formação da madeira), interação planta-patógeno e de respostas a estresses abióticos. Em particular, pretendemos avançar na compreensão do papel que o metabolismo da casca exerce na formação da madeira do eucalipto, durante os primeiros anos de crescimento. A baixa pressão de O2 observada na região cambial (hipóxia), leva a alterações na regulação da respiração mitocondrial, favorecendo o aumento do metabolismo da glicólise e fermentação alcoólica, para atender a alta demanda de energia (ATP) e poder redutor (NADH/NADPH), necessários ao rápido crescimento do eucalipto. Aliado a esses fenômenos, temos a fotossíntese corticular que ocorre no floema (casca) e sobre a qual conhecemos muito pouco, principalmente a sua importância para o crescimento do eucalipto e formação da madeira. Outra área do nosso interesse diz respeito à emissão de metano pelo eucalipto. Esse tema é de grande interesse hoje, pois sabe-se que as árvores de florestas em regiões tropicais e pântanos produzem e emitem uma quantidade expressiva de metano, cuja origem ainda é pouco conhecida. A dimensão e importância da emissão de metano por árvores de eucalipto é desconhecida nas nossas condições, principalmente em plantações comerciais. Sobre isso, o nosso interesse é o de mensurar o volume produzido e a sazonalidade dessas emissões, sua origem, se endógena, a partir da microbiota endofítica, presente nos troncos e cascas das árvores, ou proveniente da microbiota do solo, ou de ambas as fontes, e se existe algum processo metabólico da árvore que poderia ser a gênese de parte dessas emissões. Para atingirmos esses objetivos empregaremos a integração de dados de várias Ômicas, utilizando a análise de correlação canônica regularizada (rCCA), que possibilita a correlação de dois conjuntos de dados adquiridos nas mesmas unidades experimentais. Com a integração dos dados será possível analisar a biologia do eucalipto de forma holística, construindo redes de interação para cada situação de estudo, por exemplo, identificando os principais genes que regulam o crescimento da planta, formação da madeira, identificar genes e proteínas que estejam associadas à emissão de metano, entre outros assuntos de interesse. Os resultados desse projeto permitirão conhecer a biologia do eucalipto, uma arbórea que apresenta rápido crescimento em ambientes tropicais. (AU)