Aplicação de geochip para prospecção de genes funcionais microbianos com potencial para atuar como bioindicadores de distúrbios em solos cultivados com cana-de-açúcar sob aplicação de zinco

Resumo

Apresentamos aqui uma proposta de estágio de pesquisa no exterior que visa atender um dos dois objetivos contidos no projeto de pesquisa principal 'Bioindicadores microbianos taxonômicos e funcionais em solos sob sistemas de produção de cana-de-açúcar' (FAPESP 2012/13321-7) em desenvolvimento. O principal objetivo deste estágio de pesquisa no exterior é a utilização de um microarranjo de genes funcionais microbianos, denominado GeoChip v. 5.0, a fim de identificar genes que possuem potencial para uso como bioindicadores de perturbação em solos de textura arenosa e baixa fertilidade natural cultivados com cana-de-açúcar sob aplicações de zinco. Esta proposta de trabalho tem como base resultados recentes obtidos no âmbito de estudos financiados pela FAPESP, tais como: (1) correlações do teor de zinco no solo e genes funcionais microbianos envolvidos na ciclagem do carbono e nitrogênio em solos cultivados com cana-de-açúcar (FAPESP 2012/13321-7*), e (2) resultados obtidos a partir de uma série de experimentos com micronutrientes no solo conduzida pelo Instituto Agronômico de Campinas (IAC), os quais tem mostrado significantes ganhos na produtividade canavieira com a aplicação de zinco (FAPESP 2011/07459-3**). Com base nesses resultados prévios, identificou-se a necessidade de estudar as respostas do microbioma do solo à aplicação de zinco em solos cultivados com cana-de-açúcar a fim de compreender em mais detalhes os seus efeitos sobre processos mediados por micro-organismos na interface solo-planta. Com isso, esta proposta objetiva definir genes funcionais microbianos que possuem potencial para uso como bioindicadores de perturbação em solos cultivados com cana-de-açúcar sob aplicações de zinco. Para atender a este objetivo, o DNA genômico do solo foi isolado de amostras coletadas em duas áreas experimentais cultivadas com cana-de-açúcar sob aplicação de diferentes doses de zinco no solo, as quais foram estabelecidas no âmbito do projeto FAPESP 2011/07459-3. As áreas experimentais localizam-se nas duas regiões de maior produção canavieira no estado de São Paulo: municípios de Serra Azul e Assis. O plano de trabalho contemplado nesta proposta é composto por três atividades principais: (i) detectar e quantificar genes associados à ciclagem do carbono, nitrogênio, fósforo e enxofre, metabolismo secundário, respostas à estresse e virulência, e analisar a derivação taxonômica desses genes com base na hibridização de amostras de DNA isoladas de solos experimentais cultivados com cana-de-açúcar utilizando a plataforma GeoChip v. 5.0, (ii) correlacionar a abundância desses genes em solos sob diferentes doses de zinco com a taxa de assimilação do CO2 fotossintético, condutância estomática e taxa de transpiração em plantas de cana-de-açúcar, e (iii) aplicar métodos computacionais e estatísticos para análise dos dados obtidos com GeoChip e medições de fatores fisiológicos a fim de identificar os principais genes funcionais microbianos que possuem potencial para uso como bioindicadores de perturbação em solos cultivados com cana-de-açúcar sob aplicações de zinco. (AU)