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Gene expression profiles in roses under stress conditions
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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
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Existem poucas informações sobre a regulação de genes e vias de sinalização relacionadas às respostas aos estresses em plantas ornamentais. As rosas representam um bom modelo experimental para investigar essas respostas, devido ao curto tempo de geração e pequeno tamanho do genoma. Assim, o objetivo deste trabalho foi identificar o padrão de expressão de alguns genes em resposta ao estresse em Rosa rugosa e Rosa hybrida cv. Knock out. Um microarray foi usado para investigar os perfis de expressão gênica global em botões florais de Rosa hybrida cv. Knock out antes da exposição ao frio (0 h) e em dois momentos diferentes após a exposição a temperatura fria (4 º C) em 2 e 12 h. Neste estudo foram revelados 318 genes diferencialmente expressos, nos quais 134 genes foram up-regulados e 184 down-regulados. Os padrões das transcrições dos genes responsivos ao frio identificados pelo Microarray tiveram a expressão confirmada por análise de qRT-PCR. Os AP2/ERFs genes, foram mais induzíveis nas folhas em comparação com os tecidos botões florais. Um conjunto de genes diferencialmente expressos identificados neste estudo permitirá o entendimento de respostas ao estresse de frio em botões florais de rosas. Ainda foram analisadas as alterações no nível de transcrição entre Rosa rugosa sob diferentes condições de estresse salino (0, 25, 50 e 100 mM de NaCl), exposição por longo período (30 dias). Além disso, o efeito do choque salino foi avaliado pela exposição à concentração elevada (200 mM de NaCl) para o curto período de tempo (3 h). Os qRT-PCR foram realizados para comparar os níveis expressão de selecionados genes. Plantas expostas a longos períodos de estresse salino não mostraram sinais de estresse nas folhas e raízes. Além disso, a expressão de RhNHX1 em Rosa rugosa aumentou na presença de NaCl. A transcrição de genes EPX4, NHX1, NAC e DREB aumentaram na presença de concentração elevada de NaCl. Em contraste, TIR diminuiu o nível de expressão com choque de salinidade. NHX1 teve um alto nível de expressão nas folhas, tanto sob estresse salino quando em choque salino, sugerindo que este gene desempenha papel importante na tolerância ao estresse salino em Rosa rugosa. Estes genes podem permitir a exploração de novos caminhos de melhoramento para tolerância de rosas e de outro membro da família Rosaceae ao estresse salino.
Abstract
There are limited information about gene regulation and signaling pathways related to stress response in ornamental plants. Rose flowers represent a good experimental model to investigate these responses, due to the short generation time and small genome size. Thus, the objective was to identify the pattern expression of some genes in response to stress in Rosa rugosa and Rosa hybrida cv. Knock out. An apple microarray had been used to investigate global gene expression profiles in rose’s floral buds before cold exposure (0 h) and in two different times after cold temperature exposure (40 C) at 2 and 12 h. In this study was revealed 318 differentially expressed genes, in which 134 genes were up-regulated and 184 down-regulated. The expression patterns of the cold responsive transcripts identified by Microarray were confirmed by qRT-PCR analysis. The AP2/ERFs genes were more inducible in leaves compared with floral buds tissues. A set of the differentially expressed genes identified in this study will facilitate the better understand of cold stress response of rose floral buds. Finally, we analyzed changes in transcript level between plants in different salt stress condition (0; 25; 50 and 100 mM NaCl) for long exposure (30 days). In addition, the effect of salt shock stress was evaluated by the exposition to high concentration (200 mM NaCl) for short time (3 h). Relative reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) was performed to compare the expression levels of selected differentially expressed genes. Plants in long salt stress exposure showed no signal of stress in the leaves and roots. In addition, the expression of RhNHX1 in Rosa rugosa increased in the presence of NaCl. The transcription of genes EXP4, GPP, NHX1, NAC and DREB increased in the presence of higher concentrations of NaCl. In contrast, MYB and TIR decreased the expression level in salt shock treatment. NHX1 had a high expression level in leaves of plants in both salt stress and salt shock, suggesting that this gene plays important role in salt stress tolerance in Rosa rugosa. These genes may enable the exploration of newer avenues for engineering salt tolerance in roses and other member of Rosaceae family.
Descrição
Tese apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Agronomia/Fisiologia Vegetal, área de concentração em Fisiologia Vegetal, para a obtenção do título de Doutor.
Área de concentração
Fisiologia Vegetal
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
REIS, M. V. dos. Gene expression profiles in roses under stress conditions. 2014. 101 p. Tese (Doutorado em Fisiologia Vegetal) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2014.