Caracterização molecular de um novo alelo do gene ZmMATE1 que confere tolerância ao alumínio em milho

• Autor(a) principal: Marcella Baroni de Resende Costa
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/38405
• topic: Transportador de citrato; Ápice radicular; Expressão gênica; 5’UTR; Expressão gênica; Milho - genética; Alumínio; Acidez do solo

Uma das principais restrições à produção de grãos em vários países tropicais é a alta toxidez de alumínio (Al) nos solos ácidos, que limita o crescimento das raízes prejudicando a absorção de água e nutrientes. Em milho (Zea mays L.), a tolerância ao Al é uma característica complexa que envolve vários genes, dos quais o gene ZmMATE1 foi o único caracterizado até o momento como responsável pela tolerância ao Al. Esse gene é homólogo ao SbMATE de sorgo que codifica um transportador de membrana que promove a liberação de citrato nos ápices radiculares, formando compostos estáveis não tóxicos com o Al3+ presente na solução do solo. A ocorrência de três cópias em tandem do gene ZmMATE1 foi associada com os maiores níveis de expressão desse gene e da tolerância ao Al em uma população derivada da linhagem Cateto Al237, altamente tolerante. Entretanto, a linhagem de milho L228-3 apresenta apenas uma cópia do ZmMATE1 e altos níveis de expressão do gene, comparáveis aqueles observados em Cateto Al237. Com isso, o objetivo desse trabalho foi caracterizar as bases moleculares do alelo do gene ZmMATE1 derivado da linhagem elite L228-3. A análise de regressão entre um marcador molecular na região promotora do ZmMATE1 e o crescimento relativo da raiz seminal mostrou que o alelo derivado da L228-3 foi responsável por 22,17% da tolerância ao Al em uma população F2. Uma análise de expressão detalhada mostrou que o alelo do ZmMATE1 foi induzido pelo Al após 1 hora no ápice radicular, apresentando um perfil de expressão similar ao do alelo derivado de Cateto Al237. Por meio do sequenciamento e de predições in silico de uma região de -2710 pares de base em relação ao códon de iniciação do ZmMATE1, foi identificado um SNP (Polimorfismo de Nucleotídeo Único) entre a L53 e as linhagens tolerantes flanqueando ou dentro de regiões conservadas para ligação de fatores de transcrição, ugerindo que esse SNP pode controlar a expressão do ZmMATE1. A amplificação, clonagem e sequenciamento da região 5’ não-traduzida (5’UTR) revelou a existência de diferentes sítios de início da transcrição para o ZmMATE1, uma vez que foram identificados fragmentos de diferentes tamanhos e com polimorfismos de sequência nas três linhagens. Tais resultados sugerem um provável mecanismo de controle da expressão do ZmMATE1. Finalmente, foi analisada a expressão de genes candidatos que codificam fatores de transcrição com similaridade de sequência aos genes STOP1, ART1, SbZNF1 e SbWRKY1 que atuam na regulação de genes envolvidos na tolerância ao Al em outras espécies. Um dos genes com domínio DHHC apresentou um perfil de expressão compatível com o esperado para um repressor da expressão do ZmMATE1. Assim, esses resultados serão alvos para estudos complementares visando elucidar os possíveis mecanismos de controle da expressão do ZmMATE1 e da tolerância ao Al em milho.