Functional characterization and regulation of abiotic stress-responsive genes (GmNAC081 and SbMATE) in plants

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Pimenta, Maiana Reis
• Orientador(a): Fontes, Elizabeth Pacheco Batista
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Área do conhecimento CNPq: Fisiologia Vegetal
• Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/7525

O início da senescência foliar é uma mudança do desenvolvimento altamente regulada, que é controlada por ambos genética e ambiente. A senescência é desencadeada por reprogramação massiva de transcrição, mas informações funcionais sobre os seus mecanismos reguladores subjacentes é limitada. No presente estudo, foi realizada uma análise funcional do fator de transcrição de soja (Glycine max) GmNAC081 induzido por estresse osmótico e do retículo endoplasmático (ER), durante senescência foliar natural, utilizando estudos de superexpressão e genética reversa. Linhagens superexpressando GmNAC081- exibiram floração e senescência foliar aceleradas, mas de outra forma se desenvolveram normalmente. A senescência foliar precoce de linhagens superexpressando GmNAC081 foi associada com maior perda de clorofila, deterioração fotossintética mais rápida e maior expressão de genes de codificação de enzimas hidrolíticas alvo de GmNAC081, incluindo a enzima de processamento vacuolar (VPE), uma executora da morte celular programada (PCD) desencadeada no vacúolo. Por outro lado, o silenciamento de GmNAC081 mediado por VIGS adia a senescência foliar e foi associado com reduções na perda de clorofila, a peroxidação lipídica e a expressão de alvos diretos de GmNAC081. Os estudos do promotor-repórter revelaram que o padrão de expressão GmNAC081 foi associado com a senescência, em folhas de soja. Nossos dados indicam que GmNAC081 é um regulador positivo da senescência dependente da idade e pode integrar as respostas de MCP induzida por estresse osmótico, do RE e senescência natural, completando o circuito regulamentar o GmNAC081 / VPE. Além de estressores ambientais, muitas espécies de plantas são sensíveis a concentrações micromolares de Al. Em sorgo, o gene de resistência ao alumínio é SbMATE, altamente expresso no ápice da radícula e codifica um transportador de membrana que pertencem à família MATE (multidrug and toxic compound extrusion family), que é responsável pelo efluxo citrato ativado por alumínio. Nesta espécie a região codificadora do gene de tolerância ao alumínio é identica entre cultivares tolerantes e sensíveis. Além de um polimorfismo encontrado no segundo íntron, elementos transponíveis do tipo MITE foram detectados na região promotora, sendo o número de repetições MITE positivamente relacionada com a tolerância. Neste trabalho, a análise in silico do promotor de SbMATE apresentou sequencias típicas de promotores eucarióticos assim como a presença de elementos cis regulatórios que conferem tolerância ao aluiminio em Arabidopsis. A ausência de atividade de promotores inteiros transformados em Arabidopsis sugerem a presença de elementos cis regulatórios negativos reprimindo a atividade em Arabidopsis ou ainda, a presença de silenciamento transcricional por RNA de interferência em Arabidopsis que não ocorre em Sorghum. Deleções do promotor, mostraram que os repressores estão localizados na sequência do elemento transponível já que na ausência deste elemento, o promotor passa a ser ativo em todas as partes da planta de forma independente da idade. A prospecção por fatores de transcrição que controlam a capacidade de resposta do gene SbMATE de Sorghum e a análise da interação entre prováveis transfatores com o promotor de SbMATE, foram realizadas através do sistema mono-hibrido em leveduras e evidenciaram a necessidade da obtenção de uma nova biblioteca de cDNA confeccionada por um kit mais adequado à esta planta, além da utilização de diferentes vetores de clonagem para as análises das iterações.