Identificação de genes candidatos à indução do florescimento em cana-de-açúcar em câmara de fotoperíodo

Abstract

Com o intuito de aumentar o conhecimento da rede gênica envolvida no controle do florescimento em cana-de-açúcar, diferentes cultivares de cana-de-açúcar foram submetidos a tratamentos fotoperiódicos de indução e não indução do florescimento em câmara de fotoperíodo. Aos 5, 10 e 20 dias de indução, a folha +1 e a bainha foliar foram coletadas para a identificação de fragmentos diferencialmente expressos (FDEs) por meio da técnica de cDNA-AFLP entre e dentro dos tratamentos fotoperiódicos. Um total de 162 fragmentos foram selecionados e reamplificados. Destes, 63 FDEs tiveram sucesso na reação de reamplificação e foram clonados e sequenciados. As sequências foram confrontadas com seis bancos de sequências: 1. Transcritos do projeto SUCEST ;2. Proteínas do genoma de sorgo; 3. BAC de cana-de-açúcar; 4. Proteínas do genoma de arroz, 5. Proteínas presentes no Phytozome e 6. NCBI. A busca por similaridade se deu pelo uso da ferramenta BLASTn (e-value 1e-5) nos casos do banco SUCEST e dos BACs de cana-de-açúcar e BLASTx (e-value 1e-5) para os demais bancos. Dentre os 63 FDEs, 23 corresponderam a sequências de genes enquanto os outros 40 representam sequências que não estão depositadas nestes bancos (no hits). A maioria das 23 sequencias apresenta similaridade com genes que codificam proteínas hipotéticas ou preditas em diversos organismos. Com base na análise do domínio da proteína realizada pelo Pfam, seis sequências podem estar associadas ao metabolismo da indução do florescimento. Dentre estas as sequencias LM-19, LM-40 e LM-53 se destacaram. A LM-19 possui similaridade com o gene que codifica uma proteína com o domínio DNAJ sendo que proteína com este domínio é considerada mediador da integração dos sinais do florescimento em Arabidopsis thaliana. LM-40 possui similaridade com o gene que codifica proteína de domínio (F-BOX); estudos indicam forte relação deste domínio aos processos de indução ao florescimento. LM-53 tem um domínio de proteína predita semelhante ao domínio da proteína codificada pelo gene CONSTANS que regula a expressão de FLOWERING LOCUS T (FT), que codifica o florígeno em Arabidopsis thaliana e em algumas outras espécies. De maneira geral, a técnica do cDNA-AFLP foi eficiente, na identificação de FDEs ao longo dos tratamentos fotoperiódicos de indução e não indução do florescimento. Os resultados obtidos sugerem que as sequencias LM-19, LM-40 e LM-53 estão vinculadas aos metabolismos de indução do florescimento. É provável que a maioria dos FDEs obtidos possam estar envolvidos nos metabolismos da indução do florescimento, porém ainda não foram identificados na literatura.

In order to increase the knowledge of the gene network involved in sugarcane flowering induction, sugarcane cultivars were submitted to different photoperiod treatments of flowering induction and non-induction in a photoperiod facility. At 5, 10 and 20 days of induction, the +1 leaf and the leaf sheath were collected for the identification of different transcript-derived fragments (TDFs) within and between the photoperiod treatments to apply the cDNA-AFLP technique. A total of 162 TDFs were selected and re-amplified. Of these, 63 TDFs were successful in re-amplification and were cloned and sequenced. The sequences were confronted against 6 sequence databanks (SUCEST transcripts; Sorghum genome proteins; Sugarcane BACs; proteins from rice genome; Phytozome and NCBI). Similarity search was done by using the BLASTn (e-value 1e-5) tool for the SUCEST databank and sugarcane BACs while BLASTx (e-value 1e-5) was use for the other banks. Among the 63 TDFs, 23 corresponded to gene sequences while the remaining 40 represent sequences that are not deposited in these banks (no hits). The majority of the 23 sequences showed similarity with genes coding for hypothetical or predicted proteins of different organisms. Based on the protein domain analysis conducted by Pfam, six sequences may be associated with flowering induction metabolism. Among these: LM-19, LM-40 and LM-53 sequences stood out. LM-19 has similarity to the gene encoding a protein with DnaJ domain. Proteins having this domain are considered as an integrating floral signals mediator in Arabidopsis thaliana. LM-40 has similarity to the gene encoding a protein with (F-BOX) domain. This domain has a strong relationship in flowering induction processes. LM-53 has one of the predicted protein domain similar to the domain of the protein encoded by the CONSTANS gene which governs the expression of FLOWERING LOCUS T (FT), this later one encodes the florigen. Generally the cDNA-AFLP technique was effective in identifying TDFs across the flowering inductive and non-inductive photoperiodic treatments. The results suggest that LM-19, LM-40 and LM-53 sequences are linked to flowering induction metabolisms. Probably, most of the TDF here obtained may be involved in the flowering induction metabolism, although not yet been identified in the literature.