Transcriptome analysis of soybean cultivars with contrasting tolerance levels under water deficit stress conditions
| Autor: | Rafaela Ribeiro Reis |
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| Přispěvatelé: | Alexandre Lima Nepomuceno ., Renata Fuganti Pagliarine, André Luís Laforga Vanzela, Michele Pires Rincão, Renata Stolf Moreira |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2018 |
| Zdroj: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEL Universidade Estadual de Londrina (UEL) instacron:UEL |
| Popis: | A soja, será fortemente afetada pela mudança climática, que projeta uma contenção de área plantada de 41%, em todo o país para 2070. Dentre os estresses abióticos, o déficit hídrico é o principal fator que leva a perdas de rendimento em importantes culturas. O desenvolvimento de materiais tolerantes ao déficit hídrico é significativamente vantajoso em áreas sujeitas à ocorrência do estresse. Recentemente, alguns avanços foram obtidos na identificação de genes responsivos ao déficit hídrico, potencialmente capazes de aumentar a tolerância das plantas em condições de restrição hídrica. Compreender os mecanismos moleculares na resposta ao déficit hídrico é importante na definição de estratégias biotecnológicas e de melhoramento. As tecnologias genômicas, como o RNA-seq são ferramentas úteis para essa finalidade, podendo oferecer um melhor entendimento sobre os mecanismos ativados pelas plantas em resposta ao estresse. Objetivou-se avaliar o transcriptoma de duas cultivares de soja contrastantes na resposta de tolerância ao déficit hídrico, BR 16 (sensível) e Embrapa 48 (tolerante), em folhas e raízes submetidas a dois níveis de déficit hídrico (moderado e severo). Genes diferencialmente expressos, foram identificados e categorizados, sendo alguns selecionados para validação via RT-qPCR. Duas importantes famílias de fatores de transcrição (AP2/EREBP e WRKY) foram selecionadas para melhor entendimento de seus mecanismos de resposta e oscilações da expressão gênica em resposta ao déficit hídrico. Foram detectadas diferenças nos perfis de expressão entre os materiais avaliados, sendo possível inferir que a cultivar Embrapa 48 responde mais rapidamente ao estresse do que a cultivar BR 16, apresentando maior número de genes diferencialmente expressos (up-regulados) já no primeiro nível (moderado) de estresse, enquanto BR 16 exibiu um perfil de expressão predominantemente down-regulado no mesmo período. Esse comportamento persiste em todas as classes de genes relatados, sendo ainda mais evidente nas folhas, reforçando a ideia de que a resposta sob a influência do estresse ocorre especialmente nas folhas para ambas as cultivares. Os resultados mostram, que a cultivar Embrapa 48 além de exibir uma modulação gênica inicial mais acelerada, ainda mantém genes associados aos processos de desenvolvimento, inerente ao metabolismo primário, ativo por mais tempo. Adicionalmente, foram identificados e selecionados os 10 principais genes de cada uma das famílias de fatores de transcrição (AP2/EREBP e WRKY) na resposta de tolerância ao déficit hídrico. Soybean will be strongly affected by climate change, with a projected 41% restraint in cultivated land, in the whole country, for 2070. Among abiotic stresses, drought is the main factor leading to yield loss of important crops. The development of tolerant materials to water deficit is significantly advantageous in areas subject to stress. Recently, some advance has been made in the identification of genes responsive to drought, that are potentially capable of increasing plant tolerance to hydric restriction. The understanding of the molecular mechanisms involved in water deficit response is important for the definition of biotechnological and genetic improvement strategies. Genomic technologies, such as RNA-seq, are useful tools and can offer a better understanding on activated mechanisms in plants due to stress response. We aimed to assess the transcriptome of two soybean cultivars with contrasting drought response, BR 16 (sensitive) and Embrapa 48 (tolerant), in leaves and roots exposed to different levels of water deficit (moderate and severe). Differentially expressed genes were identified and categorized, and some were selected for validation with RT-qPCR. Two important transcription factor families (AP2/EREBP e WRKY) were singled out for a more detailed analysis of its response mechanisms and gene expression fluctuations under water deficit conditions. Differences were detected in expression profiles between samples, and we infered cultivar Embrapa 48 responds more rapidly to stress than cultivar BR 16, presenting a vast number of differentially expressed genes (up-regulated) at the first stress level (moderate), while BR 16 exhibited a predominantly down-regulated profile in the same level. This behavior persists in all reported gene classes, being even more evident in leaves, reinforcing the idea that stress response occurs especially in leaves, in both cultivars. Results show cultivar Embrapa 48 not only exhibits a faster initial genic modulation but also maintains genes associated to developmental processes, inherent to primary metabolism, active for longer. Additionally, we identified and selected the top ten genes from each transcription factor family (AP2/EREBP and WRKY) in water deficit tolerance response. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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