Estratégias de prospecção gênica e transformação em plantas para tolerância à hipóxia

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Nakayama, Thiago Jonas
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Plantas - Melhoramento genético; Transformação genética vegetal; Glycine max; Setaria viridis; Hipóxia; Melhoramento Vegetal
• Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/9437

A disponibilidade de gás oxigênio (O2) é uma das principais forças que moldam a evolução dos organismos vivos e é essencial para a sobrevivência das plantas. A deficiência parcial (hipóxia) ou total (anóxia) de gás oxigênio é componente importante do estresse de alagamento. Para o aprofundamento do conhecimento genético, a transcriptômica possibilita identificar genes envolvidos nos mecanismos de respostas, e a transformação desses genes em plantas permite avaliar seus efeitos. Com o objetivo de caracterizar genes responsivos à deficiência de oxigênio e identificar genes candidatos para tolerância ao alagamento, analisamos dados de RNA-seq de raízes das cultivares de soja Embrapa 45 (tolerante ao encharcamento do solo) e BR 4 (sensível ao encharcamento) sob hipóxia. Das diferenças entre as duas cultivares, Embrapa 45 apresentou menor número de genes up-, maior quantidade de genes down- regulados, e maior expressão dos genes que codificam phosphoglucomutase (Glyma05g34790), unknown protein related to N-terminal protein myristoylation (Glyma06g03430), protein suppressor of phyA-105 (Glyma06g37080) e fibrillin (Glyma10g32620). Dados de RNA-seq e qRT-PCR da hemoglobina não simbionte Glyma11g12980 indicaram divergência estrutural desse gene entre as cultivares. Em comum entre as duas cultivares, mudanças na abundância de transcritos envolvidos no metabolismo de aminoácidos e derivados sugerem perturbação destes em modificações do tRNA, acurácia/eficiência traducional e estresse do retículo endoplasmático (RE) sob hipóxia. Também observamos que grupos de genes (estáveis, up- e down-regulados) diferem quanto à frequência de elementos cis TATA box, ABREs (ABA-responsive elements) e CRT/DREs (C-repeat/dehydration-responsive elements), assim como em estrutura, composição e uso de códons sinônimos. Especulamos que cis elementos ABRE podem mediar expressão gênica independentemente de ABA em raízes de soja sob hipóxia. Por fim, a nosso conhecimento, somos os primeiros a demonstrar viabilidade de se transformar Setaria viridis (espécie modelo de monocotiledôneas C4) mediada por Agrobacterium por meio da técnica floral dip, que não demanda cultura de tecidos nem regeneração de plantas transgênicas. Assim como em arabidopsis, espécie modelo de dicotiledôneas C3, floral dip em S. viridis pode acelerar estudos genéticos e de genômica funcional (inclusive ao estresse de alagamento) de gramíneas importantes para alimentação humana e animal, fibras e biocombustíveis, tais como cana-de-açúcar, Miscanthus, capim- elefante, Brachiaria, sorgo e milho.