Caracterização de fatores regulatórios determinantes dos efeitos alélicos do gene de tolerância ao alumínio SbMATE em sorgo

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Janaina de Oliveira Melo
• Orientador(a): Jurandir Vieira de Magalhaes
• Banca de defesa: Eduardo Martin Tarazona Santos, Gloria Regina Franco, Elizabeth Pacheco Batista Fontes , Marcio de Castro Silva Filho, Claudia Teixeira Guimaraes
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
• Palavras-chave em Português: Tolerância ao alumínio; Fatores regulatórios; Splicing alternativo; Sorgo; Proteínas MATE (multidrug and toxic compound extrusion); Expressão gênica alelo-específica
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8WAJMU

A toxidez causada pelo alumínio (Al) é um dos fatores mais limitantes à produtividade agrícola em solos ácidos. A tolerância ao Al em sorgo é conferida pelo gene SbMATE, que reside no loco AltSB mapeado no cromossomo 3. SbMATE codifica um transportador de citrato ativado por Al. Em trabalhos prévios, foram encontrados polimorfismos no promotor e nos introns do gene SbMATE sugerindo a natureza regulatória das mutações causativas. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo principal caracterizar o modo de atuação, em cis e/ou em trans, dos fatores regulatórios que afetam a expressão do gene SbMATE em sorgo. Linhagens semi-isogênicas (near isogenic lines, NILs) foram geradas a partir da introgressão do loco AltSB de linhagens apresentando diferentes níveis de tolerância no background genético da linhagem BR012, sensível ao Al. Uma redução da tolerância ao Al e da expressão do gene SbMATE foi verificada nas linhagens semi-isogênicas em relação às linhagens parentais, indicando a importância de fatores regulatórios agindo em trans. Além disso, a variabilidade alélica observada nas NILs indicou a regulação também em cis. Neste trabalho também foi verificada a ocorrência de diferentes formas de splicing alternativo do gene SbMATE que apresentaram indução por Al e pelo tempo de exposição ao metal nas linhagens tolerantes. A sequência do gene SbMATE de diferentes linhagens de sorgo foi caracterizada e os resultados revelaram o monomorfismo da região codificadora nas linhagens estudas. Entretanto, no primeiro exon do gene SbMATE da linhagem SC566, que apresenta alta tolerância ao Al e expressão de SbMATE, foi identificado um SNP. Genótipos híbridos foram gerados entre a linhagem SC566 e linhagens diferindo no nível de tolerância ao Al, e entre a linhagem semi-isogênica ISO-SC566 e diferentes linhagens semiisogênicas. Grande plasticidade no modo de ação gênica foi observado analisando-se a expressão conjunta dos dois alelos de SbMATE nos híbridos analisados, incluindo efeito de sobredominância. O SNP identificado em SC566 foi utilizado para o desenvolvimento de um ensaio de expressão alelo-específica com a finalidade de monitorar, de forma concomitante, a expressão dos alelos do gene SbMATE nos híbridos. A expressão do alelo proveniente dos parentais sensíveis foi induzida nos híbridos, resultando em complementação do fenótipo de baixa expressão observada nas linhagens sensíveis. Diferindo desse resultado, uma redução da expressão do alelo sensível foi verificada nos híbridos derivados do cruzamento entre linhagens semi-isogênicas, nos quais somente o loco AltSB encontra-se em heterozigose, sendo o restante do genoma pertencente a linhagem BR012. Assim, esses resultados sugeriram que a linhagem SC566 possui transfatores, localizados fora do loco AltSB, que podem aumentar a expressão do alelo sensível. Os resultados são também compatíveis com um efeito de sobredominância causado pela indução de alelos sensíveis por transfatores doados por SC566. Os resultados gerados neste trabalho contribuirão para a formulação de estratégias avançadas de melhoramento molecular da tolerância ao Al em sorgo.