Mecanismos envolvidos na regulação epigenética relacionada à tolerância a herbicidas em plantas

• Autor(a) principal: Markus, Catarine
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/240489
• topic: Epigenética; Resistência; Herbicida; Arabidopsis thaliana

A regulação mediada por mecanismos epigenéticos tem sido sugerida recentemente como um dos fatores relacionados à variação de efeito e à resistência a herbicidas. Os objetivos deste estudo foram identificar como a exposição a herbicidas pode desencadear alterações epigenéticas em Arabidopsis thaliana e se essas alterações podem estar relacionadas com mecanismos de resistência a herbicidas. Os experimentos foram realizados com A. thaliana Columbia-0 (tipo silvestre-WT), 11 mutantes epigenéticos, e a linhagem L5 de A. thaliana. Os herbicidas utilizados foram glyphosate, imazethapyr e 2,4-D em doses sub-letais de 72, 10,6 e 40,3 g ha-1 , respectivamente. Nas plantas L5, a expressão relativa analisada por qRT-PCR mostrou que β- glucuronidase (GUS) foi de 7 a 12 vezes mais expresso nas plantas tratadas com esses herbicidas. Isso indica que os herbicidas ocasionaram modificações globais na metilação do DNA, que afetam no silenciamento gênico transcricional (SGT). A suscetibilidade aos herbicidas foi afetada em seis dos 11 mutantes epigenéticos testados. O mutante ros1 teve aumento de 20 a 30% na suscetibilidade para glyphosate, imazethapyr e 2,4-D. ROS1 (REPRESSOR OF SILENCING 1) é uma 5-metil-citosina glicosilase, que atua como repressor de SGT. O efeito do imazethapyr sobre a metilação global do DNA (5mdC) foi analisado por cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC). Plantas WT tratadas com imazethapyr apresentaram níveis inferiores de 5mdC (5,65%) em comparação ao ros1 tratado e não tratado. A expressão diferencial de genes avaliada por sequenciamento de RNA (RNA-Seq) revelou que 2464 genes foram induzidos no WT e 3323 no mutante ros1. Imazethapyr induziu a expressão de genes relacionados a processos epigenéticos. Ainda, foram identificados 31 genes candidatos envolvidos com a tolerância a imazethapyr, sendo que cinco genes (TT7, HMTDSP, SCAMP, MFSP e XTH10) mostraram a região promotora metilada na análise in silico e revelaram variação nos níveis de metilação nos sítios CG, CHG e CHH em decorrência da aplicação de imazethapyr. O mutante tt4 mostrou que o acúmulo de flavonóides pode ser importante para a tolerância ao imazethapyr em A. thaliana e que genes dessa via biossintética são regulados epigeneticamente por ROS1. Os resultados deste estudo sugerem que ROS1 atua na demetilação do DNA induzido pelos herbicidas. Os herbicidas avaliados podem alterar vias epigenéticas específicas e alguns genes putativos envolvidos na resistência a herbicidas estão sob regulação epigenética. Esses resultados podem contribuir para a compreensão do efeito do herbicida na regulação epigenética associado à evolução da resistência aos herbicidas.