Expressão gênica diferencial por cDNA-AFLP em raízes de cana-de-açúcar submetida ao déficit hídrico

Abstract

A cultura de cana-de-açúcar se destaca mundialmente pela produção de açúcar e etanol. O Brasil comercializa mais da metade do açúcar no mundo. Esta cultura passa por diversos estresses ambientais, sendo a seca o fator ambiental que causa maiores impactos econômicos. O estudo de genes diferencialmente expressos em resposta ao déficit hídrico em cana-de-açúcar foi o principal objetivo deste trabalho. Inicialmente, foram monitorados os níveis dos teores de prolina para verificar o estudo de tolerância ao déficit hídrico entre as cultivares RB867515 (tolerante) e SP86-155 (sensível). Por meio da técnica de cDNA-AFLP foram realizadas análises comparativas entre as duas cultivares analisadas quando submetidas ao déficit hídrico por 1, 3, 5 e 10 dias. Nove combinações de oligonucleotídeos seletivos EcoRI/MseI permitiram visualizar em gel de poliacrilamida 173 fragmentos diferencialmente expressos na cultivar tolerante estressada (FDE-CvTE) quando comparada à cultivar sensível. Destes, 72 FDECvTE foram clonados, seqüenciados e categorizados (UniProtKB). As análises de similaridade revelaram homologia com proteínas envolvidas em atividades de chaperonas, inibidoras de protease, ao ácido abscísico, glutationa peroxidase 4 (ROS), fatores de transcrição (Myb; bHLH), domínios (NBS-LRR; zinc-finger) e proteínas com nenhuma similaridade encontrada (não classificados). As expressões gênicas dos FDE-CvTE, correspondentes a Proteína dissulfeto isomerase, Trealose, HSP70 e um fragmento não classificado, foram confirmadas pela técnica de RTqPCR. Nossos resultados comprovam que múltiplos genes estão atuando em funções importantes nas respostas de tolerância ao déficit hídrico.

Worldwide, sugar cane is the primary source for the production of sugar and ethanol. Brazil produces more than half of the sugar in the world. There are several environmental stresses that sugar cane crops are subjected to. Drought is the environmental factor that causes major economical impact. The analysis of differentially expressed sugar cane genes towards water stress deficiency were the aim of this study. Proline levels were monitored to check for drought tolerance among the two cultivars, one of them tolerant (RB867515) and one sensitive (SP86-155). Using cDNA-AFLP technique, a comparative analysis was performed on two sugar cane cultivars subjected to water deficit for 1, 3, 5 and 10 days period. Nine combinations of EcoRI/MseI selective oligonucleotides allowed us to visualize using polyacrylamide gels 173 differentially expressed fragments in the stressed tolerant cultivar (DEF-ETCv) when compared to the sensitive one. Of those, 72 DEF-ETCv were cloned, sequenced and categorized (UniProtKB). The analysis of similar proteins showed homology those involved in chaperone activity, protease inhibitors, abscisic acid, glutathione peroxidase 4 (ROS), transcription factors (Myb; bHLH), domains NBS-LRR and zinc-finger and proteins with no similarity (no hits). RT-qPCR technique confirmed the expression of the following proteins for the DEF-ETCv: disulfide isomerase protein, Trehalose, HSP70 and one no hit. Our results showed that multiple genes were acting in important roles in response to drought tolerance.