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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.64.2007.tde-18122007-142749
Documento
Autor
Nome completo
Deborah Sanae Nishimura
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2007
Orientador
Banca examinadora
Figueira, Antonio Vargas de Oliveira (Presidente)
Chabregas, Sabrina Moutinho
Ferreira, Renato Rodrigues
Título em português
Caracterização molecular da glutationa S-transferase de cana-de-açúcar (Saccharum spp.) em resposta a aplicação de herbicidas
Palavras-chave em português
Cana-de-açúcar
Filogenia
GST
Herbicidas
Southern
Tecidos/Orgãos RT-qPCR
Resumo em português
A glutationa S-transferase (GST) tem a capacidade de conferir resistência do tipo não-alvo aos efeitos danosos de certos herbicidas em várias culturas, principalmente gramíneas. Entretanto, o papel das GSTs em relação aos herbicidas em cana-de-açúcar é desconhecido, e tal elucidação poderia auxiliar na redução de perdas de produtividade e/ou aumento na eficiência de produção. O objetivo desse trabalho foi caracterizar as diversas classes de GST de cana-de-açúcar por análise filogenética e padrão de expressão por amplificação quantitativa de transcritos reversos (RT-qPCR). Foi realizada no banco de dados de Saccharum Gene Index a busca completa das seqüências codificadoras de GST referentes às classes Phi, Tau, Theta e Zeta, baseando-se nos 61 genes de GST de arroz; estas foram traduzidas e empregadas em análise filogenética. Foram identificados 18 agrupamentos de ESTs codificando GSTs, totalizando 355 transcritos das 255.635 seqüências disponíveis no banco de dados. A análise filogenética identificou 7 agrupamentos como pertencentes à classe Phi (denominados ScGSTF), 7 como Tau (ScGSTU), 1 como Theta (ScGSTT), e 3 como Zeta (ScGSTZ); respectivamente. As classes Phi e Tau, consideradas planta-específica, foram as mais representativas em termos de número de agrupamentos de ESTs em relação à Theta e Zeta (mamífero-específica). Os 18 agrupamentos de cana-de-açúcar equivalem aos genes mais expressos em termos de número de ESTs individuais em arroz. Foram extraídos RNA de diversos tecidos/órgãos, e de tecido foliar das cultivares 'SP87-365' e 'SP80-3280' coletados a 0 e 48 h após tratamento com herbicidas, seguida da síntese de cDNA e RT-qPCR. O gene da proteína ribossômica rpl35-4 foi determinado como referência nas análises de expressão. A expressão nos tecidos/órgãos mostraram que os genes ScGSTF3, ScGSTU8 e ScGSTU13 foram menos expressos no colmo, inflorescência, meristema e raiz em relação ao limbo foliar; ScGSTF4, ScGSTF6, ScGSTF14 e ScGSTF15 foram mais expressos no colmo; ScGSTF5, ScGSTU1, ScGSTU17, ScGSTU31, ScGSTU39 e ScGSTT1 na inflorescência; e ScGSTZ1 foi único mais expresso no meristema. De forma geral, todas as classes tiveram expressão detectada nos tecidos, mas os genes da Phi e Tau foram os mais expressos. Os genes da classe Phi foram mais expressos no colmo em relação aos demais; os da classe Tau e Theta na inflorescência; e os da Zeta no meristema. A validação a 0 h determinou que os genes ScGSTF3, ScGSTF4, ScGSTU8, ScGSTU13 e ScGSTU17 foram os mais expressos na cultivar 'SP80-3280' em relação à 'SP87-365'. As evidentes diferenças na expressão basal entre as cultivares foram dos genes das classes Phi e Tau. Com relação à expressão das GSTs 48 h após aplicação dos herbicidas, foi observado que a aplicação de Ametryn ou Diuron, os genes de GST foram induzidos, enquanto foram reprimidos com Imazapic ou Isoxaflutole. Os genes ScGSTF3, ScGSTF4, ScGSTU13 e ScGSTU17 foram os mais expressos nas cultivares tratadas com os herbicidas; e foram considerados possíveis candidatos a associação em resposta a desintoxicação desses herbicidas. O Southern blot determinou que o maior número de cópias de GST em cana-de-açúcar foi os pertencentes às classes Phi e Tau, sendo nas classes Zeta e Theta, menos freqüentes
Título em inglês
Molecular characterization of sugarcane (Saccharum spp.) glutathione S-transferase in response to herbicide application
Palavras-chave em inglês
GST
Herbicide
Phylogeny
RT-qPCR
Southern
Sugarcane
Tissues/Organs
Resumo em inglês
Glutathione S-transferase (GST) has the ability to confer non-target tolerance to damaging effects of certain herbicides in various crops, especially grasses. However, the role of GSTs in relation to herbicide tolerance in sugarcane s is unknown, and its elucidation could help in reducing yield losses and/or increase in production efficiency. The objective of this work was to characterize the various classes of sugarcane GSTs by phylogenetic analyses and expression profile using RTqPCR. A complete search at the Saccharum Gene Index database was conducted for sequences encoding GSTs from the classes Phi, Tau, Theta and Zeta, based on 61 rice GST genes; the conceptually translated sequences were used in the phylogenetic analyses. Eighteen EST clusters encoding GSTs were identified, in a total of 355 transcripts out of the 255,635 available sequences at the database. Phylogenetic analysis identified 7 groups as belonging to Phi class (denominated ScGSTF), 7 as Tau (ScGSTU), one as Theta (ScGSTT), and 3 as Zeta (ScGSTZ); respectively. The Phi and Tau classes, considered plant-specific, were the most frequent in terms of number of EST clusters in comparison to Theta and Zeta (mammal-specific). The 18 groups of sugarcane ESTs were equivalent to the mostly expressed ortologues in rice. Total RNA from various tissues and organs, and from leaves from cultivars 'SP87-365' and 'SP80-3280', collected at 0 and e 48 h after treatment with herbicides were obtained and converted into cDNA, and analyzed by RT-qPCR. The transcript of the ribosomal protein rpl35-4 was established as gene reference for the RT-qPCR analyses. The analyses of expression in tissues/organs demonstrated that the genes ScGSTF3, ScGSTU8 and ScGSTU13 were less expressed in stem, inflorescence, meristem and roots in relation to leaf blades; ScGSTF4, ScGSTF6, ScGSTF14 and ScGSTF15 were more expressed in stems; ScGSTF5, ScGSTU1, ScGSTU17, ScGSTU31, ScGSTU39 and ScGSTT1 in the inflorescence; and ScGSTZ1 was the only more expressed in the meristem. In general, all classes had gene member expression detected in the tissues, but the genes from Phi and Tau were the most expressed. The genes from class Phi were more expressed in the stem in comparison to the others; genes from classes Tau and Theta were more expressed in the inflorescence; and the ones from Zeta in meristem. Gene expression validation at 0 or 48 h after treatment with herbicides determined that ScGSTF3, ScGSTF4, ScGSTU8, ScGSTU13 and ScGSTU17 were more expressed in cultivar 'SP80-3280' than 'SP87-365'. The more evident differences in basal expression between cultivars were for genes from classes Phi and Tau. In response to herbicides treatment, GSTs expression was higher in response to Ametryn or Diuron in comparison to Imazapic or Isoxaflutole. Genes ScGSTF3, ScGSTF4, ScGSTU13 and ScGSTU17 displayed more difference in expression at 48 h between cultivars, and might be associated with differences in herbicide detoxification. Southern blot analyses determined that a larger number of GST gene copies in sugarcane from classes Phi and Tau, with less copies from classes Zeta and Theta
 
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Deborah.pdf (1.94 Mbytes)
Data de Publicação
2008-01-28
 
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