Caracterização fisiológica de plantas superexpressando GmNAC6 em soja e seus efeitos na morte celular programada

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Mendes, Giselle Camargo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; BR; Controle da maturação e senescência em órgãos perecíveis; Fisiologia molecular de plantas superiores; Doutorado em Fisiologia Vegetal; UFV
• Palavras-chave em Português: GmNAC6; Soja; Morte celular programada; Soybean; Programmed cell death; CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::BIOLOGIA MOLECULAR
• Link de acesso: http://locus.ufv.br/handle/123456789/997

O estresse no RE e o estresse osmótico prolongado convergem sinergicamente para a indução das proteínas N-Rich (NRP), as quais ativam o sinal de morte celular mediado pelas proteínas GmNAC6 em soja. Para identificar novos componentes da via de sinalização induzida por estresses que geram a resposta de morte celular programada (Programmed cell death - PCD) foi realizado um ensaio de duplo híbrido para identificar os parceiros de GmNAC6. Foi descoberto outro membro da família NAC, GmNAC30, capaz de interagir com GmNAC6 no núcleo de células de plantas para regular coordenadamente promotores dos genes alvos comuns, que possuem o cis elemento comum TGTG [TGC]. Nós descobrimos que GmNAC6 e GmNAC30 podem funcionar como ativadores ou repressores da transcrição e cooperam entre si para melhorar a regulação da transcrição de promotores alvo comuns, sugerindo que a heterodimerização pode ser necessária para a completa regulação da expressão do gene. Assim, GmNAC6 e GmNAC30 apresentam um perfil de expressão que se sobrepõe em resposta a vários estímulos ambientais e durante o desenvolvimento vegetal. Consistente com o papel na morte celular programada, GmNAC6 e GmNAC30 se ligam in vivo e transativam os promotores de enzimas hidrolíticas em protoplastos de soja. Um cis-elemento onde GmNAC6/GmNAC30 se ligam foi encontrado no promotor do gene que codifica uma enzima de processamento vacuolar (Vacuolar processing enzyme - VPE), a qual tem atividade de caspase-1 e é um executor da morte celular programada em plantas. Nós demonstramos que a expressão de GmNAC6 juntamente com GmNAC30 transativa o gene VPE em protoplastos de soja. Coletivamente, nossos resultados indicam que GmNAC30 coopera com GmNAC6 para induzir o evento de PCD pela ativação de VPE. A interpretação que GmNAC6 funciona como regulador da PCD induzida por estresse via indução de VPE, uma enzima chave envolvida na morte celular programada pelo colapso do vacúolo, levantou a possibilidade que GmNAC6 funcione como um regulador da senescência foliar. Para elucidar esta questão, plantas de soja variedade BR16 foram transformadas com o gene GmNAC6 sob o controle do promotor 35S, e a análise da incorporação do transgene foi realizada por PCR até a terceira geração. Três linhagens transgênicas homozigotas (geração T3) foram selecionadas e apresentaram níveis semelhantes de expressão de GmNAC6. As três linhagens transgênicas (GmNAC6.1, GmNAC6.2 e GmNAC6.3) foram fenotipicamente idênticas à linhagem controle (não transformada) durante a fase vegetativa de desenvolvimento e durante o florescimento. No entanto, na fase reprodutiva de desenvolvimento R3, a senescência foliar das linhagens transgênicas foi acelerada em comparação com as plantas controle. Em todas as três linhagens transgênicas, a expressão ectópica de GmNAC6 acelerou o amarelecimento foliar, o qual está associado a uma maior perda de pigmentos (clorofila-a e b, e os carotenóides) e ao maior acumúmulo de ROS em comparação com as plantas controle. Além disso, a senescência precoce das plantas transgênicas foi associada a uma maior indução de genes marcadores de senescência nas folhas na fase R3 de desenvolvimento em comparação com os níveis nas folhas das plantas controle. Consistente com o papel como um regulador da transcrição da expressão do gene VPE, a superexpressão de GmNAC6 induziu um acúmulo muito maior dos transcritos VPE nas linhas transgênicas quando comparado as plantas controle no mesmo estádio de desenvolvimento R3. Sabendo que VPE media a morte celular pelo colapso do vacúolo, que GmNAC6 induz a expressão de VPE e que o aceleramento da senescência nas plantas transgênicas esta associado a expressão temporal e espacial de VPE, é razoável propor que GmNAC6 regula a senescência foliar via indução da VPE, um tipo de PCD que é mediada pelo colapso vacuolar. Como mais uma evidência de que GmNAC6 pode regular a senescência foliar, as linhagens transgênicas super expressando GmNAC6 exibem uma maior sensibilidade ao estresse abiótico, ao estresse osmótico, ao estresse do RE e a seca. Portanto, os resultados da presente investigação suportam ainda mais a noção de que a tolerância das plantas ao estresse abiótico está geneticamente ligada à longevidade da folha.