"Identificação e análise da expressão de genes de soja responsivos ao déficit hídrico e ao ciclo circadiano"

Em todo o mundo, o déficit hídrico é o fator abiótico com mais impacto na produção de grandes culturas, como a soja. O ciclo circadiano desempenha um papel crítico na resposta e adaptação das plantas às diferentes condições ambientais. Recentemente, as oscilações circadianas foram associadas às resp...

Full description

Access type:openAccess
Publication Date:2015
Main Author: Juliana Marcolino Gomes
Advisor: Alexandre Lima Nepomuceno .
Referee: Ricardo Vilela Abdelnoor, Douglas Silva Domingues, Luiz Gonzaga Esteves Vieira, Hugo Bruno Correa Molinari
Document type: Doctoral thesis
Language:por
Published: Universidade Estadual de Londrina. Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecular.
Online Access:http://www.bibliotecadigital.uel.br/document/?code=vtls000213690
Portuguese abstract:Em todo o mundo, o déficit hídrico é o fator abiótico com mais impacto na produção de grandes culturas, como a soja. O ciclo circadiano desempenha um papel crítico na resposta e adaptação das plantas às diferentes condições ambientais. Recentemente, as oscilações circadianas foram associadas às respostas ao déficit hídrico, em nível transcricional. Todavia, pouco se sabe sobre a relação entre o ciclo circadiano e as respostas das plantas ao déficit hídrico, principalmente em culturas como a soja. Neste estudo, examinamos como o déficit hídrico interfere na oscilação diurna dos principais genes do ciclo circadiano e de resposta ao déficit hídrico em soja. Nossos resultados mostraram que o déficit hídrico causa mudanças marcantes na expressão gênica de componentes do ciclo circadiano, como LCL1-, GmELF4- e PRR-like, reduzindo sua expressão. As mesmas condições resultaram no avanço de fase na expressão dos genes GmTOC1-like, GmLUX-like e GmPRR7-like. O déficit hídrico também resultou em alterações significativas no padrão rítmico de expressão dos genes seca-responsivos tais como DREB-, bZIP-, GOLS-, RAB18- e Remorin-like. A fim de selecionar genes referência para a normalização da expressão gênica relativa em estudos sobre o déficit hídrico e as oscilações diurnas, nós validamos experimentalmente um conjunto inédito de genes referência de soja. Os genes Fyve, NUDIX e Golgin-84 apresentaram expressão mais estável do que os genes normalizadores, convencionalmente utilizados, ELF1-β e β-actina, e foram considerados adequados para a normalização de dados de expressão em estudos sobre as respostas das plantas ao déficit hídrico em diferentes períodos do dia. Nossos resultados indicaram a existência de conexão entre as respostas ao déficit hídrico e o ciclo circadiano de soja, uma vez que (i) o estresse afetou a expressão de componentes do ciclo circadiano e que (ii) genes responsivos ao estresse apresentaram oscilação diurna. Esses resultados certamente irão incentivar estudos futuros sobre as implicações dessa conexão nas respostas das plantas a estas condições.
English abstract:Drought is the most impacting abiotic stress influencing soybean crop production worldwide. Rhythms produced by the endogenous circadian clock play a critical role in allowing plants to respond and adapt to the environment. Recently, the circadian clock oscillations have been associated with the plant responses to water deficit at the transcription level. However, little is known about the regulatory link between the circadian clock and the plant responses to drought, mainly in crop species like soybean. In this study we investigated how drought impacts on diurnal oscillation of both drought responsive and circadian clock soybean genes. Our results show that drought induced marked changes in gene expression of several circadian clock-like components, such as LCL1-, GmELF4- and PRR-like genes, which had reduced expression in stressed plants. The same conditions produced a phase advance of expression for the circadian clock genes GmTOC1-like, GmLUX-like and GmPRR7-like. Similarly, the rhythmic expression pattern of the soybean drought-responsive genes DREB-, bZIP-, GOLS-, RAB18- and Remorin-like changed significantly after exposure to drought. In order to provide stable reference genes for accurately quantify relative gene expression in studies combining drought and diurnal oscillations, a novel set of soybean genes was validated. The genes FYVE, NUDIX and Golgin-84 showed greater expression stability when compared to the conventionally used housekeeping genes ELF1-β and β-actin, and they are considered suitable for gene expression normalization in studies about plant responses to drought in different times of day. Our results indicated that some connection between the drought response and the circadian clock may exist in soybean since (i) drought stress affected gene expression of circadian clock components and (ii) several stress responsive genes displayed diurnal oscillation in soybeans. These results will certainly encourage further studies about this connection in plant response to these conditions.