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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2021.tde-17022021-164313
Document
Auteur
Nom complet
Perla Novais de Oliveira
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
Piracicaba, 2020
Directeur
Jury
Carrer, Helaine (Président)
Gómez, Esteban Galeano
Mazzafera, Paulo
Peres, Lazaro Eustaquio Pereira
Titre en anglais
Functional studies of Tectona grandis genes involved in the formation of wood and tolerance to environmental variation
Mots-clés en anglais
Drought stress
Salinity stress
Secondary growth
Teak
Wood formation
Resumé en anglais
Teak (Tectona grandis L.) is one of the most valued wood in the world and, despite the expansion of plantations of this species in the last 15 years, little is known about its molecular dynamics regarding both its wood, and their tolerance for environmental variations. New genetic engineering procedures, including functional characterization of genes, appear as alternatives to initiate such studies. The transcriptome that was sequenced and analyzed at the Laboratory of Genomics and Molecular Biology, ESALQ/USP, showed the presence of genes (some of them as transcription factors) related to response to stress and wood growth. The evaluation of function of these transcribed genes and their molecular interactions, allows a better understanding of how these phenomena occur in the species, enhancing the potential of using them in genetic improvement. In this work, functional studies were conducted to characterize the three selected genes, TgMYB2, TgERF1 and TgTPS1. The TgMYB2 was successfully isolated from T. grandis constitutively in tobacco plants in order to investigate its role in the regulation of secondary wall formation. Also, the characterization of TgMYB2 TgMYB2 by heterologous expression, has been shown and provided evidences for its important role in regulating cellulose, hemicellulose and lignin biosynthesis pathways. In addition, it was characterized the novel abiotics stress-responsive TgERF1 gene, an AP2/ERF type transcription factor. Overexpression of TgERF1 in tobacco enhanced tolerance to salt and drought stresses, altering physio-biochemical parameters, and activation of an array of stress-responsive genes at molecular level. Given the importance of trehalose and the TPS family in the response to stress, a novel class II TPS protein from T. grandis was isolated and characterized The phenotype of TgTPS1-overexpressing tobacco plants was similar to the WT under control conditions, but the transgenic plants showed improved tolerance to salt and drought stress. Thus, these results provide relevant insights to unravel the mechanisms of wood formation and stress tolerance, potentially being useful for future studies aiming to improve productivity and tolerance for environmental variations using biotechnological approaches.
Titre en portugais
Estudos funcionais de genes de Tectona grandis envolvidos na formação da madeira e tolerância as variações ambientais
Mots-clés en portugais
Crescimento secundário
Estresse hídrico
Estresse salino
Formação de madeira
Teca
Resumé en portugais
A madeira de teca (Tectona grandis L.) é uma das mais valorizadas do mundo e, apesar da expansão das plantações dessa espécie nos últimos 15 anos, pouco se sabe sobre sua dinâmica molecular tanto no que diz respeito à madeira, quanto sobre sua tolerância às variações ambientais. Novos procedimentos de engenharia genética, incluindo a caracterização funcional de genes, aparecem como alternativas para iniciar tais estudos. O transcriptoma que foi sequenciado e analisado no Laboratório de Genômica e Biologia Molecular da ESALQ / USP, mostrou a presença de genes (alguns deles como fatores de transcrição) relacionados à resposta ao estresse e ao crescimento da madeira. A avaliação da função desses genes transcritos e de suas interações moleculares, permite um melhor entendimento de como esses fenômenos ocorrem na espécie, potencializando o seu uso no melhoramento genético. Neste trabalho, estudos funcionais foram conduzidos para caracterizar os três genes selecionados, TgMYB2, TgERF1 e TgTPS1. O TgMYB2 foi isolado com sucesso de T. grandis e expresso constitutivamente em plantas de tabaco, para investigar seu papel na regulação da formação da parede secundária. Além disso, a caracterização de TgMYB2 por expressão heteróloga, tem sido mostrada e fornecido evidências de seu importante papel na regulação das vias de biossíntese de celulose, hemicelulose e lignina. Além disso, foi caracterizado o novo gene TgERF1 responsivo ao estresse abiótico, um fator de transcrição do tipo AP2/ERF. A superexpressão de TgERF1 no tabaco aumentou a tolerância ao estresse de sal e seca, alterando parâmetros fisio-bioquímicos e ativação de uma série de genes responsivos ao estresse em nível molecular. Dada a importância da trealose e da família TPS na resposta ao estresse, uma nova proteína TPS de classe II de T. grandis foi isolada e caracterizada. O fenótipo das plantas com superexpressão de TgTPS1 foi semelhante ao WT sob condições de controle, mas as plantas transgênicas mostraram maior tolerância ao sal e ao estresse hídrico. Assim, esses resultados fornecem importantes insights para desvendar os mecanismos de formação da madeira e tolerância a estresses, podendo ser úteis para estudos futuros visando melhorar a produtividade e tolerância a variações ambientais utilizando abordagens biotecnológicas.
 
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Date de Libération
2023-02-17
Date de Publication
2021-02-18
 
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