Análise do transcriptoma de arroz de terras altas (Oryza sativa L.) cultivado sob condição de seca

Autor: Silveira, Ricardo Diógenes Dias
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2014
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFGUniversidade Federal de GoiásUFG.
Druh dokumentu: Doctoral Thesis
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
The upland rice is sensitive to drought especially during the reproductive phase, when even moderate stress can result in drastic reduction in yield. Upon the occurrence of the drought a variety of genes is induced in plants, triggering a complex network of responses that extends from the perception and recognition of sign of stress, through activation of adaptive response genes. The objective of this thesis was to study the transcriptome of two Brazilian cultivars of upland rice (Douradão and Primavera) contrasting in relation to drought tolerance, and subjected to two experiments under water deficit in two consecutive years. In the first year, corresponding to Article 1, the transcripts from leaf samples were sequenced by RNA-seq, and in the second year, corresponding to Article 2, the transcripts from leaf and root samples were sequenced, for both cultivars, under normal and limited irrigation during the reproductive phase. In Article 1, the sequencing showed in Douradão 27,618 transcripts, from which 24,090 (87.2 %) showed homology to rice genes and 27,221 transcripts in Primavera, from which 23,663 (86.9 %) showed homology to rice genes. Douradão had 493 diferentially expressed genes (DEGs) and Primavera 1,154 DGEs. In Article 2 it were identified 44,978 and 37,898 transcripts in leaf and root tissues, respectively. Douradão showed 3,554 and 840 diferentially expressed genes (DEGs), in leaf and root tissues, respectively, while Primavera showed 1,141 and 1,975 DEGs on those tissues, respectively.It were identified genes from different metabolic routes related to distinct drought tolerance mechanisms in leaf and root tissues, such as cell signaling -related genes, transcription factors, functional protective proteins and cell cellular detoxification enzymes. A set of expressed genes from both tissues were validated by RT–qPCR and most of them were similar to the results of RNA-seq results. The rice transcripts not annotated were submitted to an orthology analysis in relation to the Arabidopsis thaliana databank, which revealed one gene related to the root cell growth Douradão. The 16 genes validated by RT-qPCR will be used as molecular markers for marker assisted selection in the upland rice breeding program and are candidate genes for use in transformation of rice cultivars susceptible to drought.
O arroz de terras altas é sensível à seca principalmente durante a fase reprodutiva, quando até mesmo o estresse moderado pode resultar na redução drástica de produtividade. Diante da seca uma variedade de genes é induzida nas plantas, desencadeando uma complexa rede de respostas que se estende desde a percepção e reconhecimento do sinal de estresse até a ativação de genes de resposta adaptativa. O objetivo desta tese foi estudar o transcriptoma de duas cultivares brasileiras de arroz de terras altas (Douradão e Primavera), constrastantes em relação à tolerância à seca, e submetidas a dois experimentos sob déficit hídrico em dois anos consecutivos. No primeiro ano, correspondente ao Artigo 1, foram sequenciados os transcritos provenientes de amostras de folhas, e no segundo ano, correspondente ao Artigo 2, foram sequenciados os transcritos provenientes de amostras de folhas e raízes, para as duas cultivares, sob condições normais e restritas de irrigação durante a fase reprodutiva das plantas. No Artigo 1, o sequenciamento revelou 27.618 transcritos em Douradão, com 24.090 (87,2%) de homologia à genes de arroz e 27.221 transcritos na cultivar Primavera, dos quais 23.663 (86,9%) apresentaram homologia aos genes de arroz. Douradão apresentou 493 genes diferencialmente expressos (GDEs) e Primavera 1.154 GDEs. No Artigo 2 foram identificados 44.978 transcritos do tecido foliar e 37.898 transcritos do tecido radicular, considerando o número total de transcritos de ambas as cultivares. Douradão apresentou 3.554 e 840 GDEs, respectivamente, no tecido foliar e radicular, enquanto que Primavera apresentou, 1.141 e 1.975 GDEs. Foram identificados vários genes atuantes em rotas metabólicas envolvidas em diferentes mecanismos de tolerância a seca nos tecidos foliar e radicular, como por exemplo, genes relacionados à sinalização celular, fatores de transcrição, proteínas protetoras funcionais da célula e enzimas de detoxificação celular. Um conjunto de genes expressos em ambos os tecidos foram validados via RT-qPCR e a maioria deles tiveram resultados similares aos resultados de RNA-seq. Foi realizada uma análise de ortologia envolvendo os transcritos não anotados em arroz contra o banco de dados de Arabidopsis thaliana, a qual revelou um gene relacionado ao crescimento celular de raízes na cultivar Douradão. Os 16 genes validados via RT-qPCR relacionados a tolerância à seca serão utilizados como marcadores moleculares em seleção assistida no programa de melhoramento de arroz de terras altas e são genes candidatos a serem utilizados na transformação de genótipos sensíveis à seca.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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