A formação de micorrizas arbusculares é um processo regulado geneticamente e envolve alterações da expressão gênica da planta e do fungo. Poucos genes essenciais para o desenvolvimento da simbiose foram identificados até o presente. Para identificar genes possivelmente envolvidos no controle da colonização fúngica intrarradicular, o perfil de seqüências expressas em raízes de cana-de-açúcar colonizadas por Glomus clarum, em condições de baixo e alto fósforo (P), foi avaliado através do seqüenciamento em larga escala de ESTs e hibridização em macroarranjos de cDNAs. Plântulas micropropagadas de cana-de-açúcar foram plantadas em vasos contendo substrato composto por areia:vermiculita (3:1, vol/vol) e adubado com 20 ou 200 mg P kg-1 de substrato e inoculadas com Glomus clarum. A biomassa seca da parte aérea e a taxa de colonização micorrízica das raízes foram avaliadas no momento da colheita que foi feita oito ou doze semanas após o plantio. O RNA poliA foi extraído das raízes e utilizado para a síntese de cDNAs. Neste trabalho, quatro bibliotecas de cDNA e uma biblioteca subtrativa supressiva foram preparadas a partir de cDNAs de raízes de cana-de-açúcar colonizadas por G. clarum. Esta abordagem resultou na identificação de 1,925 ESTs as quais foram agrupadas em 1615 genes supostamente regulados pela micorrização. Estes clones foram analisados por Northern blots eletrônico, e aqueles que foram diferencialmente expressos foram submetidos a hibridização em macroarranjos de cDNAs. Um total de 386 genes foram arranjados em membranas de náilon e sua expressão avaliada por sondas sintetizadas a partir de cDNA extraído de raízes em diferentes condições. Dentre os genes com expressão diferencial significativa estatística em raízes colonizadas por G. clarum, em condições de baixo e alto P, foram detectados genes codificando proteínas putativamente envolvidas na percepção de moléculas sinais (receptor tipo quinase de proteína), transporte de íons (canais de íons), transdução de sinais (quinases de proteína e calmodulina), regulação da transcrição (fatores de transcrição), alterações de parede celular e citoesqueleto (extensina, arabinogalactanas, tubulinas), respostas de defesa e estresse (síntese de fitoalexinas e metalotioneínas), síntese de fitohormônios (nitrilase). Os dados sugerem que a transdução de sinais em MAs se dá através da fosforilação de proteínas e que a indução de respostas anti-oxidantes pode ser importante para o desenvolvimento da simbiose. Da mesma forma, os dados sugerem que a atividade de aspartatoproteases podem ser essenciais para o controle do crescimento fúngico intrarradicular. A caracterização desses genes e seus padrões de expressão em MAs poderá elucidar os mecanismos genéticos envolvidos no controle da simbiose.

The formation of arbuscular mycorrhizae (AM) is a genetically regulated process and involves alteration in both plant and fungus gene expression. Few genes essential for the development of the symbioses have been identified so far. In order to identify genes possible involved in the intraradical fungal colonization control, the profiles of expressed sequences in sugarcane roots colonized roots with Glomus clarum at low or high phosphate (P) conditions were evaluated using large scale EST sequencing and cDNA macroarray hybridization. Sugarcane micropropagated seedlings were planted in pots containing sand:vermiculite (3:1, vol:vol), and fertilized with 20 or 200 mg P kg-1 substrate. Seedlings were inoculated with G. clarum and cultivated under greenhouse conditions for 8 or 12 weeks. After harvesting shoot dry weight and root colonization rates were evaluated. PolyA RNA was extracted from the root tissues and used for cDNA synthesis. In this work, one suppressive subtractive library and four cDNA libraries were synthesized using cDNA from sugarcane roots not-colonized or colonized by G. clarum, at low and high P conditions. This approach resulted in the identification of 1,925 ESTs which were clustered in 1,615 genes. The expression of these genes was evaluated using electronic Northern blots. A total of 386 genes with putative differential expression were spotted into nylon membranes in macroarrays and their expression profiles in roots under different conditions were evaluated using macroarray hybridization. Among the genes with statistically significant differential expression, in roots colonized by G. clarum grown at low or high P conditions, it was detected genes encoding proteins putatively involved in the perception of signal molecules (receptor-like protein kinase), ion transporte (channel-like protein precursor), signal transduction (protein kinases and calmodulin), transcriptional regulation (transcription factor), cell wall and cytoskeleton alterations (extensin, arabinogalactans, and tubulins), defense and stress responses (phythoalexins synthesis and metalothioneins), and phytohormone biosynthesis (nitrilases). Our data suggest that the signal transduction in AM occurs through protein phosphorylation, and that the induction of anti-oxidant responses may be important for the development of the symbioses. Additionally, the data suggest that aspartic-proteases might be essential for the control of intraradical fungal growth. Further characterization of these genes and their expression patterns in AM would contribute to elucidate the genetic mechanisms controlling the symbioses.