Lignin content in soybean pod and seeds: relationship with wheathering deterioration, dehiscence and gene expression analysis

Autor: Madureira, Alana
Přispěvatelé: Finatto, Taciane, Henning, Liliane Marcia Mertz, Pegoraro, Camila, Henning, Fernando Augusto, Benin, Giovani
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
Popis: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A cultura da soja (Glycine max (L.) Merril) apresenta grande importância econômica para o Brasil. A ocorrência de condições climáticas desfavoráveis na pré-colheita de sementes de soja, após a maturidade fisiológica, pode ocasionar danos e afetar negativamente a qualidade das sementes. O objetivo do trabalho foi avaliar a qualidade fisiológica de sementes de diferentes cultivares de soja com diferente teor de lignina no legume e tegumento submetidas a deterioração por umidade em pré-colheita. Além disso, foram selecionadas quatro cultivares contrastantes para dano por umidade para determinar a expressão relativa de genes envolvidos na via de biossíntese da lignina, deposição de pectina e na resistência a deiscência do legume. Foram conduzidos experimentos utilizando 17 cultivares de soja. No estádio fenológico R5.2, foram coletados os legumes e realizadas análises de expressão gênica, onde os genes alvos estudados foram: F5H, SCPL, CAD, POD, ALDH, COMT, CCR e CSE que codificam enzimas da via de biossíntese da lignina, PE (deposição de pectina no legume) e os genes SHAT1-5 e NST1A são fatores de transcrição relacionados à deiscência do legume. Em R8, foi realizada simulação de chuva onde ocorreu durante três dias consecutivos, tendo como acumulado 150 mm. Após maturação plena foi realizado o teste de germinação, tetrazólio, teor de lignina no legume e no tegumento. A quantificação da expressão gênica relativa foi realizada pelo método do 2-ΔΔct, sendo o gene endógeno β actina como referência e a cultivar BMX ZEUS como amostra calibradora. No conjunto de 17 cultivares, foi possível identificar as cultivares com maior teor de lignina, onde pode ser destacada a cultivar BRSMG715A com tegumento preto, seguida da cultivar BRSMG 800A com tegumento da cor marrom e a cultivar de tegumento amarelo, a cultivar BRS 388 RR. Em relação às cultivares com maior teor de lignina nos legumes, podem ser destacadas as cultivares M8210, BRS 388RR e BRS Jiripoca. Nas avaliações da qualidade fisiológica por meio da análise de tetrazólio, as cultivares com maior dano por umidade foram BMX ZEUS e BRS 511 e com menores danos foram BRS 388RR e BRS Jiripoca, e as cultivares que apresentaram maiores prejuízos com vigor e viabilidade foram as cultivares BMX ZEUS e BRS 511. As cultivares com menor qualidade fisiológica de sementes, foram aquelas com menor teor de lignina no tegumento e legume. Na análise de expressão gênica relativa foi observado que as cultivares com maior teor de lignina, apresentaram maior expressão relativa dos genes da via de biossíntese de lignina e do gene SHAT1-5 de resistência à deiscência mais expressos na cultivar BRS 388RR com maior teor de lignina, e menos expressos na cultivar BRS 511 com menor teor de lignina. The soybean crop (Glycine max (L.) Merril) has great economic importance for Brazil. The occurrence of unfavorable climatic conditions in the pre-harvest of soybean seeds, after physiological maturity, can cause damage and negatively affect seed quality. The objective of this work was to evaluate the physiological quality of seeds of different soybean cultivars with different lignin content in the pod and seed coat submitted to wheathering deterioration in pre-harvest. In addition, four cultivars contrasting to the wheathering deterioration tolerance were selected to determine the relative expression of key genes involved in the lignin biosynthesis pathway, pectin deposition and genes involved in resistance to pod dehiscence. Experiments were conducted using 17 soybean cultivars. In phenological stage R5.2, the pods were collected and to relative gene expression analyzes. The target genes of the lignin biosynthesis pathway (F5H, SCPL, CAD, POD, ALDH, COMT, CCR and CSE), pectin deposition (PE) and transcription factors related to pod dehiscence (SHAT1-5 and NST1A). In R8, a rain simulation was carried out during three consecutive days , having accumulated 150 mm. After full maturation, the analysis of germination, tetrazolium, lignin content in the pod and seed coat was performed. The relative expression was performed using the 2-ΔΔct method, with the endogenous β actin gene as reference and the cultivar BMX ZEUS as the calibrator sample. Within the set of 17 cultivars, it was possible to classify the cultivars with the highest lignin content, where the cultivar BRSMG715A with black seed coat can be highlighted, followed by the cultivar BRSMG 800A with the brown seed coat and the cultivar with yellow seed coat being the cultivar BRS 388 RR, in relation to the cultivars with the highest lignin content in pod, the cultivars M8210, BRS 388RR and BRS Jiripoca can be highlighted. Regarding the physiological quality of seed evaluations through tetrazolium analysis, the cultivars with the greatest damage by weathering were BMX ZEUS and BRS 511 and with the least damage were BRS 388RR and BRS Jiripoca, and the cultivars that showed the greatest damage to vigor and viability were the cultivars BMX ZEUS and BRS 511. The cultivars with the lowest physiological seed quality were those with the lowest lignin content in the seed coat and pod. Regarding the results of relative expression, it was observed that cultivars with higher lignin content had higher relative expression, and the other group with lower relative expression compared to BMX ZEUS cultivar, consequently the genes of the biosynthesis pathway of lignin and the dehiscence resistance gene SHAT1-5 were more expressed in cultivar BRS 388RR with higher lignin content, and less expressed in cultivar BRS 511 with lower lignin content.
Databáze: OpenAIRE
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