Análise funcional dos genes SbMATE1 e SbMATE7 quanto à tolerância ao alumínio em sorgo

• Autor(a) principal: Matheus Thomaz Nogueira Silva Lima
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B7FLE9
• topic: Tolerância ao alumínio; Solos ácidos; Sorghum bicolor; MATE; Genética

A produção agrícola em solos ácidos é comprometida pela toxidez do alumínio (Al), que danifica o sistema radicular, levando a deficiências minerais e a menor absorção de água. Considerando que aproximadamente 50% dos solos cultivados no mundo são ácidos, o desenvolvimento de cultivares tolerantes ao alumínio é um importante meio para se garantir a segurança alimentar no mundo. A tolerância ao alumínio em sorgo é conferida pelo gene SbMATE, localizado no loco AltSB, que contribui com a maior parte da variação fenotípica para a tolerância ao alumínio a partir de um mecanismo de exclusão de alumínio de sítios sensíveis ao metal no ápice radicular, pela exsudação radicular de citrato. O objetivo deste trabalho foi caracterizar os genes SbMATE1 e SbMATE7, homólogos ao gene SbMATE e que, possivelmente, condicionam um mecanismo de tolerância análogo àquele conferido por SbMATE. Os genes candidatos foram selecionados a partir de análise de similaridade de sequência proteica, BLASTp, utilizando-se SbMATE como query, por experimentos de RNA-Seq. Predições estruturais in silico permitiram a identificação de 12 domínios transmembrana e estrutura gênica organizada em 13 éxons e 12 íntrons para ambos genes. O perfil de expressão via qRT-PCR foi avaliado em amostras de RNA total dos ápices radiculares (primeiro centímetro), por 1, 3 e 5 dias, do restante da raiz e das partes aéreas, 5 dias, submetidas a solução nutritiva sem (0 M) e com alumínio (27 M) em linhagens tolerantes, SC566 e SC283, e sensíveis ao Al, BR012 e BR007. SbMATE7 apresenta uma tendência de declínio temporal da expressão nos ápices radiculares da linhagem tolerante SC566. SbMATE7 foi mais expresso em linhagens tolerantes do que em linhagens sensíveis ao alumínio nos ápices radiculares e nas raízes. SbMATE1 é mais expresso em linhagens sensíveis que em linhagens tolerantes e apresenta um perfil de expressão temporal induzida pelo alumínio nas linhagens sensíveis, BR012 e BR007. Análises filogenéticas com base em máxima verossimilhança, demonstram que SbMATE7 ocupa um clado onde ocorrem proteínas exclusivamente relacionadas à tolerância ao alumínio. SbMATE1, ocupa um clado onde ocorrem transportadores MATE relacionados à homeostase de ferro e à tolerância ao alumínio. As linhagens transgênicas de Arabidopsis superexpressando o alelo SbMATE7 derivado da linhagem tolerante SC566 apresentaram uma tendência de aumento na tolerância ao Al em relação ao controle não transformado, ainda que significância estatística não tenha sido detectada. Os valores de inibição do crescimento radicular em solução contendo alumínio, medidos de forma relativa ao controle sem Al, foram de 45,46% para o evento 5 e 11,79% para o evento 9. Estes resultados sugerem que SbMATE7 apresenta um perfil de expressão, estrutura e similaridade filogenética mais próxima a proteínas que desempenham função na tolerância ao Al, o que não é evidenciado para SbMATE1. A confirmação da função do gene SbMATE7 na tolerância ao Al depende da obtenção de linhagens homozigóticas para a redução do erro experimental. Cabe ainda, para completa elucidação funcional de SbMATE1 e SbMATE7, a identificação do compartimento celular em que estas proteínas estão localizadas e a análise das propriedades de transporte dessas proteínas. Estes resultados abrem perspectivas para aumentar a produtividade de sorgo em solos ácidos, expandindo o que já pode ser obtido com o gene SbMATE