Expressão de genes relacionados à apomixa ao longo do desenvolvimento reprodutivo em Urochloa decumbens e Urochloa ruziziensis (Poaceae)
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Universidade Federal de Lavras
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Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas
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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
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Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Urochloa decumbens é uma gramínea com predominância de reprodução apomítica que apresenta elevada importância como forrageira em países tropicais. Apesar disso, estudos com genes candidatos ao controle da apomixia nessa espécie ainda são limitados. Urochloa ruziziensis, por sua vez, apresenta modo de reprodução sexual e é relacionada geneticamente à U. decumbens. O objetivo do presente trabalho foi descrever os estágios de desenvolvimento do saco embrionário (megasporogênese e megagametogênese) associado aos caracteres morfométricos das espiguetas e caracterizar a expressão espaço temporal dos transcritos dos genes BbrizRan, BbrizStil e BbrizAGL6 em U. ruziziensis cv. Kennedy (diploide, sexual) e U. decumbens cv. Basilisk (tetraploide, apomítica). Inicialmente, foram obtidos os caracteres comprimento e diâmetro de espiguetas jovens e, na sequência, foram realizados os cortes anatômicos das mesmas. A análise da expressão foi realizada para os genes BbrizSti1, BbrizRan e BbrizAGL6, utilizando RT qPCR, em espiguetas nos estágios megasporogênese e megagametogênese. Os resultados mostraram que o comprimento da espigueta pode ser usado como um marcador morfológico confiável para discriminar os dois estágios em U. ruziziensis e U. decumbens. A célula mãe do megásporo foi observada na megasporogênese em ambas as espécies. Os sacos embrionários observados foram do tipo Polygonum em U. ruziziensis e tipo Panicum em U. decumbens. A análise de RT qPCR indicou a atuação dos genes BbrizRan, BbrizStil e BbrizAGL6 no desenvolvimento reprodutivo de ambas. O gene BbrizStil apresenta maior expressão na planta apomítica durante a megasporogênese, indicando o envolvimento desse gene no estágio inicial da diferenciação em U. decumbens. O gene BbrizRan atua nos estágios inicial e final da diferenciação apomítica em U. decumbens. As informações obtidas neste estudo poderão ser ferramentas importantes para a realização de novos trabalhos para melhor compreensão da apomixia e da reprodução sexual em Urochloa.
Abstract
Urochloa decumbens is a grass with predominance of apomictic reproduction that presents elevated importance as forage in tropical countries. However, studies with candidate genes to the apomixis control are still limited. Urochloa ruziziensis is genetically related to U. decumbens, but reproduces sexually. The aim of the present study was to describe the developmental stages of the embryonic sac (megasporogenesis and megagametogenesis) associated with morphometric traits of the spikelets and to characterize the temporal space expression of BbrizRan, BbrizStil and BbrizAGL6 gene transcripts in U. ruziziensis cv. Kennedy (diploid, sexual) and U. decumbens cv. Basilisk (tetraploid, apomictic). Initially, the length and width of young spikelets were evaluated and anatomical cuts were performed. Expression analysis (using RT qPCR) was performed for the genes BbrizSti1, BbrizRan and BbrizAGL6, using spikelets during the megasporogenesis and megagametogenesis stages. The results showed that the spikelet length can be used as a reliable morphological marker to discriminate both stages in U. ruziziensis and U. decumbens. The megaspore mother cell was observed in megasporogenesis in both species. The embryonic sacs observed were classified as Polygonum type in U. ruziziensis and Panicum type in U. decumbens. The RT qPCR analysis indicated that the BbrizRan, BbrizStil and BbrizAGL6 genes are involved in the reproductive development of both species. The BbrizStil gene presents higher expression levels in the apomictic plant during megasporogenesis, which indicates the involvement of this specific gene during the early stage of differentiation of U. decumbens. The BbrizRan gene acts in the early and final stages of apomictic differentiation of U. decumbens. The information obtained in this study may be useful for future studies that aim to better understand the apomixis and sexual reproduction in Urochloa.
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Citação
ROCHA, M. J. da. Expressão de genes relacionados à apomixa ao longo do desenvolvimento reprodutivo em Urochloa decumbens e Urochloa ruziziensis (Poaceae). 2020. 54 p. Tese (Doutorado em Genética e Melhoramento de Plantas) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2020.