Como as plantas se adaptam à escassez de água?

Vanessa Fuentes Suguiyama, egressa do Programa de Pós-Graduação em Evolução e Diversidade da UFABC, pesquisou, durante o doutorado, acerca da plasticidade fenotípica em resposta ao estresse hídrico na espécie modelo Setaria italica (Poaceae).

Um de seus principais objetivos era compreender os mecanismos que conferem tolerância à dessecação em plantas, e elucidar o papel dos elementos de transposição associados às suas respostas plásticas.

De acordo com a pesquisadora, o desenvolvimento de espécies vegetais em condições de recursos limitados, como o estresse hídrico, é possível por meio de mecanismos que conferem plasticidade fenotípica (capacidade de adequação a variações ambientais). Assim, em condições adversas, as plantas alteram seu metabolismo, o que leva a alterações em caracteres vegetativos e reprodutivos. “As estratégias que as plantas dispõem para tolerar o estresse hídrico estão frequentemente associadas a modificações nos padrões de expressão gênica, que podem ser dadas tanto por alterações genéticas quanto epigenéticas. Os elementos de transposição são sequências repetitivas de DNA, capazes de se mobilizar no genoma gerando mutações e alterando os padrões epigenéticos, possuindo assim um papel importante na evolução das espécies”, explica.

O principal resultado de sua pesquisa, segundo a egressa, foi corroborar o papel dos elementos de transposição no perfil de expressão genética de uma planta modelo, em resposta ao estresse hídrico, e observar a alteração da expressão de genes, que proporcionou maior resistência da planta ao estresse por desidratação. “Dadas as atuais alterações nas temperaturas e nos regimes de chuva em todo o planeta, compreender os mecanismos que conferem a tolerância de algumas famílias de plantas à escassez hídrica se faz fundamental para garantir a segurança alimentar”, enfatiza, e pontua que sua tese pode contribuir para o desenvolvimento de plantas com maior resistência a condições ambientais adversas.

Além de doutora em Evolução e Diversidade pela UFABC, Vanessa é mestra em Biodiversidade Vegetal e Meio Ambiente e graduada em Ciências Biológicas. Atualmente, é gestora de projetos na C3 Inteligência Ambiental, além de atuar como viveirista numa empresa e secretária executiva do Conselho Municipal de Defesa do Meio Ambiente do município de Lagoinha (São Paulo).

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Dados | Egressa

Nome completo 
Vanessa Fuentes Suguiyama 

Formação acadêmica (cursos e instituições)
∙ Doutorado em Evolução e Diversidade | Universidade Federal do ABC (Dezembro/2019)
Estágio sanduíche no Departamento de Biotecnologia do Instituto de Agricultura e Tecnologia da Argentina (INTA) | (Agosto a outubro/2017)

∙ Mestrado em Biodiversidade Vegetal e Meio Ambiente | Instituto de Botânica de São Paulo (Março/2013);
∙ Bacharelado em Ciências Biológicas | Centro Universitário Fundação Santo André (Dezembro/2010);
∙ Licenciatura em Ciências Biológicas | Centro Universitário Fundação Santo André (Dezembro/2009). 

Profissão / experiência profissional 
∙ Cofundadora e Gestora de Projetos na C3 Inteligência Ambiental (desde 2020);
∙ Viveirista na empresa Mata do Vale (desde 2018);
∙ Secretária Executiva* e Presidente** do Conselho Municipal de Defesa do Meio Ambiente (COMDEMA) do município de Lagoinha/SP (*desde 2022; **de 2022 a 2024);
∙ Bolsista de Treinamento Técnico Profissional (TT3 FAPESP) pelo Instituto de Botânica de São Paulo (IBt/SP) (de 2009 a 2010 e de 2014 a 2015);
∙ Estagiária no Viveiro Didático Experimental do Centro Universitário Fundação Santo André (de 2008 a 2009);
∙ Estagiária voluntária no Projeto Arandú-Porã, vinculado à comunidade indígena Guarani Mbyá (de 2007 a 2008). 

Programa de pós-graduação e curso (mestrado ou doutorado) concluído na UFABC 
Doutorado em Evolução e Diversidade. 

Como sua trajetória neste curso de pós-graduação na UFABC contribuiu para sua formação? 
O doutorado em Evolução e Diversidade me deu suporte e conhecimento para minha corrente atuação profissional, que trata do gerenciamento de um projeto socioambiental vinculado ao mercado de carbono, desenvolvido pela empresa C3 Ambiental (da qual sou sócia e cofundadora), a partir do conhecimento adquirido em ecologia e diversidade de espécies nas aulas do programa.


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Dados | Tese 

Título
Entendendo as respostas plásticas ao estresse hídrico em Setaria italica e a influência dos elementos de transposição 

Data da defesa
13 de dezembro de 2019 

Nome da orientadora
Profa. Dra. Nathalia de Setta Costa 

Linha de pesquisa
Evolução e impacto dos elementos de transposição nos genomas vegetais 

Link para a tese 


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Questões | Pesquisa 

Qual o tema da sua pesquisa e por que o escolheu? 
A pesquisa buscou compreender os mecanismos que conferem tolerância à dessecação em plantas, e elucidar o papel dos elementos de transposição associados às respostas plásticas das plantas. Para tanto, o projeto foi elaborado e desenvolvido baseado nas seguintes hipóteses:
- A intensidade do estresse durante o desenvolvimento poderia influenciar a expressão de caracteres fenotípicos em S. italica;
- As respostas plásticas induzidas pelo estresse hídrico em S. italica estariam relacionadas a alterações no padrão de expressão gênica;
- Os padrões de expressão gênica em resposta ao estresse hídrico poderiam ser regulados por mecanismos epigenéticos;
- Os TEs estariam associados às respostas genéticas e epigenéticas ao estresse hídrico em S. italica. 

Quais eram seus objetivos (gerais e específicos)?
Objetivo geral: entender como a expressão gênica e a regulação epigenética estão correlacionadas com a plasticidade fenotípica desencadeada pelo estresse hídrico em Setaria italica. Buscou-se avaliar, ainda, o papel dos TEs nesse processo.
Objetivo geral do capítulo I: elucidar a diversidade e evolução dos TEs de Classe I, da ordem retrotransposons com LTR (LTR-RTs, do inglês Long Terminal Repeat RetroTransposons) em S. italica, por meio da análise dos elementos do genoma sequenciado.
Objetivos específicos do capítulo I: (i) Identificar os LTR-RTs no genoma de S. italica; (ii) Classificar os LTR-RTs em linhagens e famílias; (iii) Avaliar a distribuição cromossômica dos LTR-RTs; (iv) Produzir as reconstruções filogenéticas das linhagens evolutivas dos LTR-RTs; (v) Estimar a idade das inserções dos LTR-RTs; (vi) Elucidar as interações entre as inserções de TEs dentro das linhagens.
Objetivo geral do capítulo II: estudar os perfis fenotípicos e de expressão gênica em S. italica cultivada em diferentes intensidades de estresse hídrico; e preencher uma lacuna no conhecimento sobre o papel dos mecanismos epigenéticos e a relação dos TEs na tolerância ao estresse hídrico em S. italica.
Objetivos específicos do capítulo II: (i) Cultivar plantas em diferentes condições de restrição hídrica; (ii) Entender se o gradiente de estresse hídrico aplicado nos tratamentos impacta no desenvolvimento e nos caracteres de rendimento; (iii) Estudar as modulações plásticas em resposta ao estresse por meio de análises morfológicas, fisiológicas, bioquímicas e moleculares; (iv) Comparar perfis de expressão gênica entre diferentes regimes de estresse hídrico; (v) Avaliar se a presença de TEs está relacionada com as diferenças nos padrões de expressão gênica por meio da comparação dos perfis de mRNAs, sRNAs e a distribuição dos elementos nas vizinhanças dos genes diferencialmente expressos. 

Como foi sua realização (materiais e métodos, metodologia, corpus etc.)?
De maneira geral, foram realizadas diferentes análises para compor um perfil completo das respostas de S. italica ao estresse hídrico. Para tanto, foram analisados os parâmetros de crescimento vegetativo e reprodutivo, parâmetros fisiológicos, bioquímicos e genéticos. 

Quais foram os desafios enfrentados?
O principal desafio que o projeto me proporcionou foi desenvolver e publicar um artigo, intitulado: "The population genetic structure approach adds new insights into the evolution of plant LTR retrotransposon lineages", que abordou a evolução das linhagens de elementos de transposição LTRs sob a ótica da genética de populações. Um conceito novo, que ainda não havia sido mostrado com bons resultados de suporte. 

Quais foram os principais resultados alcançados?
O principal resultado da pesquisa foi corroborar o papel dos elementos de transposição no perfil de expressão genética de uma planta modelo, em resposta ao estresse hídrico. Com esse resultado, pudemos observar a alteração da expressão de genes, que proporcionou maior resistência da planta ao estresse por desidratação, o qual foi, em partes, ocasionado por regulações epigenéticas. 

Descreva, resumidamente, a importância acadêmica e social de sua pesquisa, isto é, sua contribuição para o universo científico e o cotidiano das pessoas.
Dadas as atuais alterações nas temperaturas e nos regimes de chuva em todo o planeta, compreender os mecanismos que conferem a tolerância de algumas famílias de plantas à escassez hídrica se faz fundamental para garantir a segurança alimentar. Dessa forma, a pesquisa que realizei trouxe novas informações, em nível gênico, das regulações de plantas submetidas a diferentes intensidades de estresse hídrico, e que podem servir como base para o desenvolvimento de plantas com maior resistência a condições ambientais adversas.

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Figura ilustrativa de Setaria italica sob tratamento de stresse hídrico 

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Alteração em via de sinalização em S. italica em resposta ao estresse hídrico 


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Caracterização funcional de genes diferenciamente expresses (DEGs) relacionados ao estresse e ao estresse severo em S. italica. 


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Modulação de expressaõ de RNA em resposta ao estresse hídrico em S. italica. 


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Loci de acumulação diferencial de small RNAs (sRNA differential accumulating loci, sRDALs).