Expressão da trealose-6-fosfato sintase (TPS) em cana-de-açúcar (Saccharum spp) sob estresse hídrico

Abstract

O acúmulo de um açúcar com propriedades osmoprotetoras, a trealose (a-D-glicopiranosil-[1,1]-a-D-glicopiranose), é muito comum em microorganismos, invertebrados e em algumas plantas superiores. A trealose é sintetizada a partir da UDP-glicose e glicose-6-fosfato num processo de dois passos onde atuam duas enzimas principais, trealose-6-fosfato sintase ou TPS e trealose-6-fosfato fosfatase ou TPP. A TPS e o seu produto a trealose-6-fosfato (T6P) são prováveis sinalizadores para o metabolismo de carboidratos, contribuindo para o aumento da tolerância de plantas ao estresse hídrico.Este trabalho analisou a expressão in si/ico a partir de 110 transcritos de TPS isolados de bibliotecas de tecidos e tratamentos distintos provenientes do projeto SUCEST. Dois destes genes relacionados a TPS, o STPS 1 e o STPS2 apresentaram expressão diferencial em estudos anteriores em cana-de-açúcar sob estresse hídrico. Em plantas as TPSs foram divididas em duas subfamílias (classe I e 11). Em cana-de-açúcar a STPS1 pertence aos genes de classe I, pois, não possuem domínio fosfatase (TPP) ativo, enquanto que a STPS2 possui domínios TPP ativos (classe 11) determinados pela presença de fosfatase boxes. Análises de expressão, baseadas no método de RT-PCR semiquantitativo, foram realizadas com os genes STPS1 e STPS2 em plantas sensíveis e tolerantes ao déficit hídrico nos períodos iniciais de estresse (24h, 72h e 120h). Os resultados mostram que o gene STPS1 é induzido em cultivares tolerantes de cana-de-açúcar sob estresse e reprimido em plantas sensíveis. Já o gene STPS2 não apresenta variações consideráveis nos níveis de expressão para os mesmos tratamentos.

The accumulation of a sugar with osmoprotectant properties, the trehalose (a-D-glucopyranosyl-[1,1]-a-D-glucopyranoside), is very common in microorganisms, invertebrates and in some higher plants. Trehalose is synthesized from the UDP-glucose and glucose-6-phosphate in a process of two steps where two main enzymes act, trehalose-6-phosphate synthase or TPS and trehalose-6¬phosphate phosphatase or TPP. The TPS and its product the trehalose-6-phosphate (T6P) are probable signaling molecules in the carbohydrate metabolism, contributing to enhance the plants tolerance to water stress. This work analyzed the in silico expression from 110 transcripts of TPS acquired from different libraries of tissues and treatments proceeding from the SUCEST project. The result showed that the TPS gene is present in ali tissues of the plant. Two of these TPS genes, the STPS1 and the STPS2 showed differential expression in previous studies in sugarcane under water stress. In plants the TPSs are divided in two subfamilies (class I and 11). In sugarcane the STPS 1 belongs to the class I genes, therefore, it does not have an active phosphatase (TPP) domain, whereas, the STPS2 has an active TPP domain (classroom 11) determined by the presence of phosphatase boxes. Expression analyses, based in the semi-quantitative method of the reverse transcription¬polymerase chain reaction (RT-PCR), were performed with the STPS1 and STPS2 genes in water-stress susceptible and tolerant sugarcane cultivars in the initial periods of stress (24h, 72h and 120h). The results show that the STPS1 gene is up¬regulated in the tolerant cultivar under stress and down-regulated in susceptible plants.The STPS2 gene does not show considerable variations in the expression levels under the same treatments.