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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.64.2020.tde-07022020-152205
Documento
Autor
Nome completo
Ana Carolina Vieira Zakir Pereira
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2019
Orientador
Banca examinadora
Mui, Tsai Siu (Presidente)
Labate, Carlos Alberto
Mourao Filho, Francisco de Assis Alves
Reis, Luciana Lasry Benchimol
Título em português
Análise da diversidade genética e da expressão de genes candidatos para tolerância ao déficit hídrico no grupo Carioca (Phaseolus vulgaris L.), relacionados ao desenvolvimento do sistema radicular
Palavras-chave em português
Déficit hídrico
Expressão gênica
Feijão carioca
Phaseolus vulgaris L
SNPs
Resumo em português
O déficit hídrico prejudica o desenvolvimento e a produtividade do feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.). No Brasil o grupo Carioca, vem sendo utilizado em programas de melhoramento desde a década de 60, com genótipos tolerantes selecionados pelo rendimento de biomassa da planta sob o estresse. Análises fenotípicas e moleculares em feijoeiro sob o déficit hídrico focando no sistema radicular vem sendo desenvolvidas, uma vez que, a tolerância torna-se mais expressiva se forem feitas observações belowground. Neste contexto, os objetivos deste trabalho foram: (1) selecionar genótipos de feijão Carioca contrastantes para a tolerância ao déficit hídrico (parâmetros fisiológicos e morfológicos); (2) analisar a expressão de genes no sistema radicular das plantas sob o estresse. Através do sequenciamento usando a plataforma BARCBean6K_3 Beadchip, 2.251 SNPs foram identificados em vinte e seis genótipos de Carioca e usados na análise da estrutura populacional. Em relação a tolerância ao déficit hídrico, treze genótipos de Carioca e três genótipos tolerantes ao déficit hídrico BAT477, SEA5 e Pinto Saltillo, no estágio V3, foram submetidos ao déficit hídrico à capacidade de campo de 30% por 15 dias. Os genótipos IAC Carioca 80SH e IPR Juriti apresentaram maior tolerância ao déficit hídrico, enquanto que, os mais suscetíveis foram o BRS-Talismã e Pérola. Foi observada redução do RWC, da taxa fotossintética, da taxa de transpiração e da condutância estomática sob o déficit hídrico. Em relação ao sistema radicular, tanto o comprimento como a massa seca foram significativamente maiores nas plantas tolerantes ao déficit hídrico. Foi observado que em genótipos de feijão Carioca tolerantes ao déficit hídrico, genes expressos no sistema radicular que participam de processos metabólicos relacionados a adaptação a estresses abióticos (fatores de transcrição, transportadores de membrana, biossíntese de ABA e ciclo celular) possuem um perfil de expressão gênica diferente de genótipos suscetíveis. Nossos resultados demonstraram que há variabilidade genética entre genótipos de feijão Carioca, que eles são contrastantes para a tolerância ao déficit hídrico e que a regulação da expressão gênica no sistema radicular em genótipos tolerantes é fundamental para adaptação ao estresse
Título em inglês
Genetic diversity and gene expression analysis of Carioca common bean genotypes (Phaseolus vulgaris L.) under drought stress focus on root system
Palavras-chave em inglês
Carioca bean
Drought stress
Gene expression
Phaseolus vulgaris L
SNPs
Resumo em inglês
Water deficit impairs the development and yield of common bean (Phaseolus vulgaris L.). In Brazil, the Carioca group has been use in breeding programs since the 1960s, with tolerant genotypes selected by plant biomass yield under stress. Phenotypic and molecular analyzes in bean under water deficit focusing on the root system have been developed, since tolerance becomes more expressive if belowground observations are made. In this context, the objectives of this study were: (1) to select contrasting Carioca bean genotypes for tolerance to water deficit (physiological and morphological parameters); (2) analyze gene expression in plant root system under drought stress. Through sequencing using the Beadchip BARCBean6K_3 platform, 2,251 SNPs were identified in 26 Carioca genotypes and used for population structure analysis. Regarding water deficit tolerance, thirteen Carioca genotypes and three water deficit tolerant genotypes BAT477, SEA5 and Pinto Saltillo, at stage V3, were subject to water deficit at 30% field capacity for 15 days. The genotypes IAC Carioca 80SH and IPR Juriti showed higher tolerance to water deficit, while the most susceptible were BRS-Talismã and Pérola. Reduction of RWC, photosynthetic rate, transpiration rate and stomatal conductance were observe under water deficit. Regarding the root system, both length and dry mass were significantly higher in tolerant plants to water deficit. It was observed that in Carioca bean tolerant genotypes to water deficit, genes expressed in the root system that participate in metabolic processes related to adaptation to abiotic stresses (transcription factors, membrane transporter, ABA biosynthesis and cell cycle) have an expression profile different from susceptible genotypes. Our results demonstrated that there is genetic variability among Carioca bean genotypes, that they are contrasting for water deficit tolerance and that the regulation of gene expression in root system of tolerant genotypes is fundamental for stress adaptation
 
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Data de Publicação
2020-03-10
 
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