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01/11/2011 - 01/11/2014

Ciências Biológicas - Botânica - Anatomia Vegetal

A produção de uvas é a atividade agrícola frutífera que ocupa maior extensão de área no mundo, se estendendo por aproximadamente oito milhões de hectares, distribuídos pelos cinco continentes (FAOSTAT, 2010). No Brasil, a distribuição das áreas produtoras de uva também é ampla, estendendo-se pelas Regiões Sul, Sudeste e Nordeste em pólos vitícolas com grandes diferenças climáticas. O estabelecimento bem-sucedido das plantas superiores em condições climáticas diversas é resultado de processos adaptativos desenvolvidos ao longo da evolução. Estes processos envolvem mecanismos distintos dos responsáveis pelas respostas desencadeadas por estresses, que consistem em respostas drásticas e transitórias, insustentáveis por períodos longos de exposição às condições desfavoráveis. Os mecanismos adaptativos desencadeiam respostas menos drásticas que permitem a adequação da estrutura e função do organismo às condições ambientais de forma mais estável. As respostas adaptativas constituem um conjunto de processos de percepção e interpretação das condições ambientais e sua integração aos mecanismos endógenos que controlam o desenvolvimento, permitindo que as plantas exibam plasticidade fenotípica suficiente para adequar seus padrões de crescimento e desenvolvimento a uma dada condição ambiental. A natureza dinâmica do meio externo faz com que inúmeros fatores biológicos estejam envolvidos, de forma transiente ou estável, na adequação fenotípica às condições variáveis do ambiente. Os circuitos regulatórios que controlam a adaptação nas plantas superiores são complexos e envolvem um grande número de determinantes genéticos e fatores epigenéticos, que incluem modificações na distribuição das histonas, alterações químicas nas próprias histonas, a metilação de DNA e os RNAs não-codificadores de proteínas (RNAs de interferência). Estes fatores são responsáveis pelo controle da transcrição, da tradução de proteínas, suas modificações e degradação, e pela síntese, acúmulo, transporte, modificação e degradação de diversas classes de metabólitos. A adaptação é decorrente do favorecimento da ocorrência determinados fenótipos em certos locais pela ação da seleção natural, assim genótipos originários de ambientes distintos frequentemente exibem conjuntos alélicos distintos. A identificação dos genes responsáveis pela variação fenotípica tem implicações práticas significativas, pois fornece ferramentas para se conseguir aumentos em produtividade e qualidade das plantas no contexto agronômico. Entretanto, devido à arquitetura genética complexa destas características, os estudos anteriores à era pós-genômica permitiram um entendimento apenas parcial dos determinantes genéticos da adaptação climática. A integração de conhecimentos derivados de estudos em larga-escala aos programas de melhoramento genético e à caracterização da diversidade genética, presente em bancos de germoplasma e populações naturais, pode contribuir com a aceleração da geração de materiais genéticos adaptados às condições locais de cultivo. A presente proposta visa identificar e caracterizar funcionalmente os determinantes genéticos da adaptação climática em videira, empregando abordagens integrativas de biologia de sistemas, constituídas de análise transcricional em larga escala em materiais genéticos adaptados a condições climáticas distintas (Vitis tiliifolia - tropical, Vitis riparia - resistente ao frio e V. vinifera cv. Weisser Riesling - comercial), perfil metabólico de carboidratos não-estruturais, análise morfológica de pontos de crescimento dos materiais por microscopia eletrônica e determinação da função biológica por análise de mutantes ganho- e perda-de-função em sistemas heterólogos e na própria videira. Os resultados da execução da proposta permitirão a integração de ferramentas pós-genômicas ao programa de melhoramento genético, acelerando a geração de materiais com características adequadas às condições locais.