Identificação genômica da família WRKY e o perfil de expressão sob déficit hídrico e moléculas sinalizadoras em Eucalyptus
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Biologia
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-graduação em Agronomia/Fisiologia Vegetal
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
As espécies do gênero Eucalyptus ocupam a maior parte das plantações mundiais em áreas destinadas ao setor florestal. A alta produtividade e as perspectivas futuras indicam que o mercado mundial exigirá maior demanda por produtos de madeira, o que provavelmente não será fornecido nos próximos anos. Um dos problemas mais graves que afeta a produção final é a baixa disponibilidade hídrica de alguns locais. Destaca-se então, a necessidade de aumentar as áreas de produção e acelerar os programas de melhoramento florestal. Devido a isso, objetivou-se identificar a família dos fatores de transcrição WRKY em E. grandis através de análises de bioinformática e avaliar a expressão relativa via RT-qPCR a partir da aplicação de moléculas sinalizadoras e déficit hídrico em dois clones contrastantes ao déficit hídrico de E. camaldulensis Dehnh. x E. urophylla S.T.Blake a fim de indicar possíveis candidatos para a engenharia genética. Analises de bioinformática foram realizadas para identificar as sequências WRKY. A expressão relativa de alguns genes foi quantificada em experimento com diferentes moléculas sinalizadoras (MeJa, AS, ABA e H2O2) e exposição a PEG6000, mimetizando estresse hídrico. Foram identificados 74 genes putativos WRKY no genoma de E. grandis que foram classificados nos grupos I, II e III, e nas subdivisões do grupo II (II-a – IIe), distribuídos nos 11 cromossomos da espécie. Análises de sintênia apresentara 16 pares de parálogos em E. grandis e 23 pares de possíveis ortólogos com Arabidopsis thaliana, além de apresentarem 5 regiões com duplicação gênica em tandem. A análise de expressão gênica através de RT-qPCR indicou que há alteração nas respostas dos genes EgrWRKY3, EgrWRKY11, EgrWRKY15, EgrWRKY20 e EgrWRKY45 de acordo com a molécula sinalizadora utilizada. A expressão relativa dos mesmos genes também apresentou alterações após a imposição do déficit hídrico, apresentando uma maior expressão de EgrWRKY3 e 11 no clone tolerante em algum momento da análise. Além disso, a análise de rede revelou que os genes Ecgr.J00502.1 e Ecgr.D01960.1 estão correlacionados com alguns EgrWRKY e os resultados da expressão gênica mostraram que Ecgr.J00502.1 pode estar relacionado com as respostas ao experimento com PEG6000. Juntos, esses achados podem contribuir para a seleção de potenciais genes candidatos para fins de engenharia genética envolvendo respostas de plantas ao déficit hídrico.
Abstract
Eucalyptus species represent most of planted forests in worldwide forestry sector. The high productivity and future perspectives indicate that world market will require highers demand for wood products, which may probably not be supplied in the next coming years. One of the most serious problems affecting final production is the low water availability of some sites. That highlights the requirement for increasing production areas and to accelerate forest tree breeding programs. The aim of this work was to identify members of WRKY transcription factor family in Eucalyptus grandis, through bioinformatics analyzes, and analyze the relative expression via RT-qPCR, from the application of signaling molecules and water deficit, in two clones contrasting with the water deficit of E. camaldulensis Dehnh. x E. urophylla S.T.Blake in order to indicate possible candidates for genetic engineering. Bioinformatics analyzes were performed to identify the WRKY sequences. The relative expression of some genes was quantified in experiment with different signaling molecules (MeJa, AS, ABA and H2O2) and exposure to PEG6000, mimicking water stress. We identified 74 putative WRKY genes in the genome of E. grandis that were classified in groups I, II and III, and in subdivisions of group II (II-a-IIe), distributed across its 11 chromosomes. Synteny analysis exhibited 16 paralogs in E. grandis and 23 orthologs with Arabidopsis thaliana, besides presenting 5 regions with tandem gene duplication. Analysis of gene expression by RT-qPCR show changes in expression for EgrWRKY3, EgrWRKY11, EgrWRKY15, EgrWRKY20 e EgrWRKY45 in response to signaling molecules used. The relative expression of the same genes also presented changes after the imposition of the water deficit, presenting higher expression of EgrWRKY3 and 11 in the tolerant clone at some point in the analysis. Furthermore, network analysis revealed that genes Ecgr.J00502.1 and Ecgr.D01960.1 are correlated with some EgrWRKYs and their gene expression results showed Ecgr.J00502.1 may be related to the responses to the experiment with PEG6000. Taken together, these findings may contribute to selection of potential candidate genes for genetic engineering purposes involving plant responses to water deficit.
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ROSSATO, M. Identificação genômica da família WRKY e o perfil de expressão sob déficit hídrico e moléculas sinalizadoras em Eucalyptus. 2019. 92 p. Tese (Doutorado em Agronomia/Fisilogia Vegetal)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.