O arroz é umas das plantas cultiváveis de maior importância para a espécie humana. Um dos fatores limitantes para seu cultivo é a devida disponibilidade de nutrientes nas lavouras. O nitrogênio (N) é o principal macronutriente essencial para o cultivo do arroz, influenciando diversas características do desenvolvimento da planta, em especial a sua produtividade. Entretanto, a eficiência do uso do nitrogênio (EUN) nas lavouras de arroz é muito baixa. Sendo assim, o desenvolvimento de pesquisas que visem à produção de plantas de arroz com melhor EUN é de grande importância. Dessa maneira, o objetivo deste trabalho foi realizar a caracterização do metabolismo do N de plantas de arroz transgênicas superexpressando constitutivamente o gene de uma aquaporina transportadora de amônio da bromélia epífita com tanque Vriesea gigantea (VgPIP1;2). Foram obtidas 3 linhagens transgênicas superexpressando VgPIP1;2, uma delas, a VgPIP1;2 3 se destacou dos demais genótipos quanto à expressão do transgene, ao desenvolvimento inicial das plântulas e quanto ao crescimento das plantas em casa de vegetação. Plantas dessa linhagem e as selvagens (WT - controle) foram cultivadas em hidroponia com solução nutritiva de Yoshida (1976). As raízes dessas plantas foram utilizadas para análises morfológicas, de transcriptoma, por RNAseq e de metaboloma, por cromatografia a gás e espectrometria de massa. As plantas transgênicas apresentaram um sistema radicular mais ramificado do que o das WT. Além disso, as plantas transgênicas apresentaram uma mudança no perfil de expressão gênica de diversas vias metabólicas, em especial a do metabolismo do N, com uma regulação positiva de genes que participam da absorção e assimilação do N, além da biossíntese de aminoácidos. Também foram observadas alterações no perfil dos metabólitos, como um aumento dos níveis de aminoácidos, em especial o aspartato, e açúcares, como a trealose e sacarose nas raízes das plantas transgênicas. Com base nesses resultados fica claro que a superexpressão de VgPIP1;2 modulou o metabolismo do N nas plantas de arroz, causando alterações positivas no desenvolvimento das plantas transgênicas. Sendo assim, o uso do gene da aquaporina PIP1;2 de V. gigantea apresenta grande potencial para o desenvolvimento de cultivares de arroz que apresentem maior produtividade usando menos fertilizantes nitrogenados.

Rice is one of the most important crop plants for humankind. One of the limiting factors for its cultivation is the proper availability of nutrients in the fields. Nitrogen (N) is the primary essential macronutrient for rice cultivation, influencing various characteristics of plant development, especially its productivity. However, the nitrogen use efficiency (NUE) in rice fields is very low. Therefore, the development of researches aimed at producing rice plants with better NUE is of great importance. Thus, the objective of this study was to characterize the nitrogen metabolism of transgenic rice plants constitutively overexpressing the gene for an ammonium-transporting aquaporin from the epiphytic bromeliad Vriesea gigantea (VgPIP1;2). Three transgenic lines overexpressing VgPIP1;2 were obtained, with one of them (VgPIP1;2 3) standing out from the others in terms of transgene expression, initial seedling development, and growth in greenhouse. Plants from this lineage and the wild type (WT - control) were grown in hydroponics with Yoshida's (1976) nutrient solution. The roots of these plants were used for morphological analysis, transcriptome analysis by RNAseq and metabolome analysis by gas chromatography and mass spectrometry. The transgenic plants exhibited a more branched root system than the WT. Besides, the transgenic plants showed a change in the gene expression profile of various metabolic pathways, especially nitrogen metabolism, with upregulation of genes involved in nitrogen uptake and assimilation, as well as amino acid biosynthesis. Changes in the profile of metabolites were also observed, such as an increase in the levels of amino acids, especially aspartate, and sugars, such as trehalose and sucrose, in the roots of transgenic plants. Based on these results, it is clear that the overexpression of VgPIP1;2 modulated nitrogen metabolism in rice plants, causing positive alterations in the development of transgenic plants. Thus, the use of the PIP1;2 aquaporin gene from V. gigantea shows great potential for the development of rice cultivars that exhibit higher productivity using fewer nitrogen fertilizers.