Molecular, metabolic, physiological and agronomic, characterization of genetically modified soybean with the transcription factors GmDREB2AFL and GmDREB2ACA under water deficit condition
| Autor: | Juliane Prela Marinho |
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| Přispěvatelé: | Alexandre Lima Nepomuceno ., Liliane Marcia Mertz-Henning, Carlos Lásaro Pereira de Melo, Larissa Alexandra Cardoso, Salvador Lima Brito Junior |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2018 |
| Zdroj: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEL Universidade Estadual de Londrina (UEL) instacron:UEL |
| Popis: | O cultivo de soja é de extrema importância para economia agroindustrial no mundo inteiro. Atualmente, condições de estresses abióticos, como a seca, têm afetado negativamente a sobrevivência, crescimento e produtividade deste grão. A tolerância à seca é um mecanismo complexo, envolvendo modificações fisiológicas e moleculares que atuam na percepção e resposta da planta à condição ambiental adversa. Alguns genes têm sido descritos como importantes reguladores transcricionais das respostas a esse estresse. O grupo de proteínas Dehydration Responsive Element Binding Proteins 2 (DREB2) inclui fatores de transcrição que contribuem para tolerância à seca ativando a transcrição de genes que contém o elemento cis DRE em resposta a esses estímulos de estresse. Dois modos de regulação, transcrição e pós-tradução são importantes para a ativação da expressão gênica por DREB2A em Arabidopsis. A função básica e a maquinaria reguladora do DREB2 são conservadas entre Arabidopsis e soja. Construções contendo GmDREB2AFL (Glyma14g06080) e também sua forma ativa GmDREB2ACA foram previamente estudadas em Arabidopsis. No presente estudo, objetivou-se caracterizar as respostas moleculares, metabólicas, fisiológicas e agronômicas de plantas de soja geneticamente modificadas com GmDREB2AFL e GmDREB2ACA sob condições de déficit hídrico. Os resultados mostraram que plântulas do evento GmDREB2AFL obtiveram melhor desempenho sob estresse osmótico na germinação. Além disso, os eventos transgênicos GmDREB2AFL e GmDREB2ACA-1 apresentaram melhor performance em experimentos de tolerância ao déficit hídrico no período vegetativo. Sugere-se que o desempenho superior nesses eventos tenha ocorrido em função de maiores taxas nos parâmetros fisiológicos observados durante o período vegetativo, assim como de maiores níveis de transcritos de genes estresse-induzidos tais como LEA2, LEA6 e HSP70 presentes nas plantas desses eventos submetidas ao estresse. Quando o déficit hídrico foi imposto no período reprodutivo, observou-se que o evento GM GmDREB2AFL apresentou maior rendimento quando comparado aos demais. Os resultados da análise metabólica também indicaram que as plantas dos eventos GmDREB2AFL e GmDREB2ACA-1 possuíram diferentes ajustes metabólicos em relação a cultivar não transformada o que em parte pode ter contribuído para superioridade destes eventos. Portanto, todos estes resultados demonstram que o fator de transcrição GmDREB2A participa de respostas importantes ao déficit hídrico, em diferentes períodos de desenvolvimento da soja (germinativo, vegetativo e reprodutivo). Soybean cultivation is extremely important for the agro-industrial economy worldwide. Currently, abiotic stress conditions such as drought and high temperature adversely affected their survival, growth and productivity. Drought tolerance is a complex mechanism involving physiological, metabolic and molecular changes that act on the perception and response to this adverse environmental condition. Some genes have been described as important transcription regulators in response to these stresses. The group of Dehydration Responsive Element Binding Proteins 2 (DREB2) includes transcription factors that contribute to drought tolerance and thermal stress by activating the transcription of genes containing the cis element DRE in response to these stress stimuli. Two modes of regulation, transcription and post-translation are important for the activation of DREB2A gene expression in Arabidopsis thaliana. The basic function and regulatory machinery of the DREB2 are conserved between Arabidopsis and soybean. GmDREB2AFL (Glyma14g06080) and its active form GmDREB2ACA were previously studied in Arabidopsis. In the present study, the objective was to characterize the molecular, metabolic, physiological and agronomic responses of soybean plants genetically modified with GmDREB2AFL and GmDREB2ACA under conditions of water deficit. The results showed that seedlings of the GmDREB2AFL event obtained better performance under osmotic stress on germination. In addition, the GmDREB2AFL and GmDREB2ACA-1 transgenic events presented better performance in water deficit tolerance experiments. It is suggested that the superior performance in these events occurred due to higher rates in the physiological parameters observed during the vegetative period, as well as higher levels of stress-induced genes transcripts such as LEA2, LEA6 and HSP70 present in the plants of these events under stress. When the water deficit was imposed in the reproductive period, it was observed that the GM GmDREB2AFL event presented higher yield when compared to the others. Metabolic analysis also indicated that the plants of the GmDREB2AFL and GmDREB2ACA-1 events had different metabolic adjustments in relation to the untransformed cultivar, which in part may have contributed to the superiority of these events. Therefore, all these results demonstrate that the GmDREB2A transcription factor participates in important responses to water deficit in different periods of soybean development (germinative, vegetative and reproductive). |
| Databáze: | OpenAIRE |
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