Análise das relações de expressão gênica entre enxerto e porta-enxerto de seringueira (Hevea brasiliensis)

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cunha, Wanderson Lima, 1997-
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/19575
Resumo: Orientadores: Anete Pereira de Souza, Felipe Roberto Francisco
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spelling Análise das relações de expressão gênica entre enxerto e porta-enxerto de seringueira (Hevea brasiliensis)Analysis of gene expression relationships between graft and rootstock of rubber tree (Hevea brasiliensis)EnxertiaGraftingOrientadores: Anete Pereira de Souza, Felipe Roberto FranciscoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Instituto de BiologiaResumo: A borracha natural (cis-1,4-poliisoprene) é amplamente utilizado como matéria-prima na indústria e tem como precursor chave o monômero pirofosfato de isopentenila (IPP). Este é sintetizado em duas vias: a via do ácido mevalônico (MVA) no citosol e a via 2-C-metil-D-eritritol 4-fosfato (MEP) nos plastídios. Essas vias podem ser reguladas, afetando a produção de borracha pela interação entre o enxerto e o porta-enxerto, que desempenha uma influência significativa nesse sistema. Apesar da importância dessa interação a nível molecular, são poucos os estudos que fazem tal abordagem, em relação a níveis de transcritos essa abordagem ainda é inexistente na literatura. Desta forma, este trabalho visa identificar o perfil transcricional de genes relacionados a processos biológicos e vias metabólicas associados às interações nas diferentes combinações do enxerto (E) RRIM600 clonados com porta-enxertos (PE) provindos de sementes de diferentes genótipos (IAN873, PB235 e sementes não selecionadas (SNS)). Neste estudo, foram avaliados três tratamentos, combinações de porta-enxerto/enxerto, IAN873 x RRIM600, PB235 x RRIM600 e SNS x RRIM600. A confirmação dos genótipos foi realizada a partir de marcadores microssatélites. As análises da expressão diferencial (DEG), foram realizadas com base na produção média de borracha seca de IAN873 aproximadamente em 240 g, PB235 de 266 g e SNS menos produtivo com 165 g. Os DEGs obtidos das combinações foram enriquecidos, identificando vias importantes como a biossíntese de fenilpropanóide (GO:0009699), identificada apenas em SNS-PE x E, possivelmente envolvido com estresse oxidativo. Também foi identificado o gene associado com a proteína ubiquitina (GO:0016567) e genes envolvidos com a mediação da sinalização de açúcar (GO:0010182), identificados na intersecção das DEGs entre IAN873 vs SNS e PB235 vs SNS enxertos, que podem estar contribuindo para a maior produção de borracha. Outro resultado importante relacionado à via de biossíntese da borracha, com o gene relacionado ao difosfato de isopentenila (IDI) foi encontrado como upregulated em PB235-PE x E e downregulated em IAN873-PE x E, pode ser a existência de uma variação na via MVA dependendo do porta-enxerto, e o gene squalene synthase (SQS), que está upregulated unicamente em SNS-PE x E, atuando na formação de esteroides na via MVA, que está envolvida com a resposta ao estresse oxidativo. Esses resultados possibilitaram a caracterização da variação na expressão resultante da interação do enxerto com o porta-enxerto, demonstrando que cada porta-enxerto influência de diferentes formas a produção borracha dos genótipos enxertados, tanto provocando estresses oxidativos quanto alterando o metabolismo de síntese de borracha naturalAbstract: Natural rubber (cis-1,4-polyisoprene) is widely used as a raw material in industry, and its key precursor is isopentenyl pyrophosphate (IPP). It is synthesized in two ways: the mevalonic acid (MVA) pathway in the cytosol and the 2-C-methyl-D-erythritol 4-phosphate (MEP) pathway in plastids. These pathways can be regulated, affecting rubber production through the interaction between the graft and rootstock, which plays a significant role in this system. Despite the importance of this interaction at the molecular level, few studies have approached it in relation to transcript levels; this approach is still non-existent in the literature. Thus, this study aimed to identify the transcriptional profile of genes related to biological processes and metabolic pathways associated with interactions in different combinations of graft (E) (RRIM600) cloned with rootstocks (PE) from seeds of different genotypes (IAN873, PB235, and unselected seeds (SNS)). In this study, three treatments were evaluated: rootstock/graft combinations, IAN873 × RRIM600, PB235 × RRIM600, and SNS × RRIM600. Genotype confirmation was performed using microsatellite markers. Differential expression analysis (DEG) was performed based on the average dry rubber production of IAN873 (approximately 240 g), PB235 (266 g), and SNS (165 g). The DEGs obtained from the combinations were enriched, identifying important pathways, such as phenylpropanoid biosynthesis (GO:0009699), identified only in SNS-PE × E and possibly involved in oxidative stress. Genes associated with ubiquitin protein (GO:0016567) and those involved in sugar signaling mediation (GO:0010182) were also identified at the intersection of DEGs between IAN873 vs. SNS and PB235 vs. SNS grafts, which may contribute to higher rubber production. Another important result is related to the rubber biosynthesis pathway, in which the gene related to isopentenyl diphosphate (IDI) was found to be upregulated in PB235-PE × E and downregulated in IAN873-PE × E There may be variations in the MVA pathway depending on the rootstock, and the squalene synthase gene (SQS), which is upregulated only in SNS-PE × E, acting in the formation of steroids in the MVA pathway, which is involved in the response to oxidative stress. These results allowed the characterization of the variation in expression resulting from the interaction of the graft with the rootstock, demonstrating that each rootstock influences in different ways the rubber production of the grafted genotypes, both causing oxidative stresses and altering the metabolism of natural rubber synthesisAbertoMestradoBiologia VegetalMestre em Biologia VegetalCAPES88887705723/2022-00[s.n.]Souza, Anete Pereira de, 1962-Francisco, Felipe RobertoZucchi, Maria ImaculadaMaluf, Mirian PerezUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de BiologiaPrograma de Pós-Graduação em Biologia VegetalUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASCunha, Wanderson Lima, 1997-20242024-04-17T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (51 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/19575CUNHA, Wanderson Lima. Análise das relações de expressão gênica entre enxerto e porta-enxerto de seringueira (Hevea brasiliensis). 2024. 1 recurso online (51 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Instituto de Biologia, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/19575. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1394711Cover: https://repositorio.unicamp.br/capa/capa?codigo=1394711Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2024-07-31T11:31:31Zoai::1394711Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2024-07-31T11:31:31Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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