O arroz (Oryza sativa L.) alimenta mais de metade da população do mundo e é rico em
diversidade genética, com milhares de variedades cultivadas em todo o mundo. A deficiência
de ferro (Fe) constitui um dos principais stresses abióticos na produção agrícola dado que, em
solos calcários, que abrangem cerca de 30 % dos solos cultivados do mundo, o Fe forma
complexos solúveis e não está prontamente disponível para absorção pelas plantas. Durante
muito tempo, as plantas foram divididas em dois grupos distintos, pela sua capacidade de
absorção de Fe: dicotiledóneas, que utilizam a Estratégia I e utilizam um sistema de redução e
transporte de Fe2+; e as monocotiledóneas gramíneas, plantas da Estratégia II, que usam um
sistema baseado nos fitosideróforos (PS). Recentemente, evidências sugerem que o arroz,
além de usar a Estratégia II, pode também usar um transportador de Fe2+, típico das plantas de
Estratégia I, conferindo vantagem em solos alagados onde o Fe2+ está mais disponível.
O objetivo deste estudo foi compreender se as plantas de arroz têm ou não a
capacidade de sobre expressar mecanismos relacionados com a Estratégia I para a absorção de
Fe. De forma a cumprir estes objetivos, duas cultivares diferentes de arroz com
suscetibilidades diferentes para a deficiência de Fe foram cultivadas em sistema hidropónico,
nomeadamente, Nipponbare (cujo genoma foi já sequenciado) e Bico Branco (nunca antes
estudada), para analisar vários parâmetros ao nível fisiológico e molecular.
Os resultados obtidos mostraram que a cultivar Bico Branco acumulou mais minerais
nas raízes e a Nipponbare na parte aérea e que, quando a absorção de Fe é reduzida, há um
aumento na absorção de outros minerais, principalmente de zinco (Zn), manganês (Mn) e
cobre (Cu). No que diz respeito aos pigmentos fotossintéticos, a cultivar Bico Branco
mostrou-se mais suscetível à deficiência de Fe do que Nipponbare, por ter desenvolvido maior
clorose. Além disso, teve maior atividade da enzima reductase de Fe sob deficiência de Fe e
apresentou níveis elevados de expressão do gene OsFRO2 nas raízes, gene responsável pela
redução de Fe. Esta nova descoberta mostra que certas cultivares de arroz podem beneficiar
do sistema de redução de Fe, principalmente porque o arroz é conhecido por produzir PS em
baixas quantidades e crescer em solos aeróbicos/terras altas, onde o Fe3+ é abundante.
Foram também identificados novos genes candidatos no arroz, nomeadamente,
OsFPN1, OsFPN2, OsMYB2 e OsMYBS3, que revelaram ser importantes na homeostase do
Fe em arroz.Rice (Oryza sativa L.) feeds more than half of the world’s population and is rich in
genetic diversity, with thousands of varieties grown throughout the world. Iron (Fe)
deficiency is a major abiotic stress in crop production, since in calcareous soils, which
account for about 30% of the world’s cultivated soils, Fe form soluble complexes and is not
readily available for uptake. For a long time plants have been divided into two distinct groups,
by their capacity for Fe uptake: dicotyledoneas, that belong to Strategy I and utilize an Fe
reduction and Fe2+ transporter system; and graminaceous monocotyledoneas, strategy II
plants, that use an phytosiderophore (PS)-based system. Recently, evidences suggest that rice,
in addition to use Strategy II, can also use an Fe2+ transporter, typical in Strategy I plants, that
could confer advantage in flooded soils where Fe2+ is more available.
The aim of this study was to understand if rice plants have or not the capacity to upregulate
Strategy I mechanisms for Fe uptake. To meet these purposes, two different rice
cultivars with different susceptibilities to Fe deficiency, were grown hydroponically, namely,
Nipponbare (whose genome has already been sequenced) and Bico Branco (never studied
before) to analyze various parameters at a physiological and molecular level.
The results obtained showed that Bico Branco cultivar accumulated more minerals in
roots and Nipponbare in shoots and that when Fe uptake is decreased there is an increase on
the uptake of some other minerals, mainly zinc (Zn), manganese (Mn) and copper (Cu). In
what concerns the photosynthetic pigments, the Bico Branco cultivar showed to be more
susceptible to Fe deficiency than the Nipponbare cultivar, as the first developed more
chlorosis than the latter. Furthermore, the Nipponbare cultivar revealed the highest Fereductase
activity under Fe deficient conditions and revealed higher levels of expression of
OsFRO2 gene in the roots, a gene that is responsible for Fe reduction. These new findings
show that some rice cultivars may utilize the Fe-reduction system, mainly because rice is
known for producing PS in low amounts and grow in aerobic/upland where Fe3+ is more
available.
Also, new candidate genes in rice were identified, namely OsFPN1, OsFPN2, OsMYB2
and OsMYBS3, and they revealed to be important in Fe homeostasis in rice
