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Previous issue date: 2014-03-06 === Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq === O estresse por frio pode trazer prejuízos econômicos significativos em diversas fases do ciclo da cultura do arroz. Em arroz (Oryza sativa L.), há grande variabilidade genética para tolerância ao frio sendo a subespécie japonica considerada tolerante e a subespécie indica considerada sensível. Foi realizado
sequenciamento de RNA (RNA-Seq) visando identificar genes diferencialmente expressos entre os genótipos BRS Atalanta (indica) (A), Nipponbare (japonica) (N) e bulks formados por RILs (Linhas endogâmicas recombinantes) provenientes do cruzamento entre elas. Bulks (B) com as 15 RILs mais próximas a cada genitor (BA e BN) foram formados com base em dados de genotipagem. As plântulas, tanto da condição tratamento quanto da condição controle, permaneceram por 7d a 28°C. Para análise do transcritoma, as plântulas da condição tratamento (T) foram expostas ao frio numa temperatura de 13°C por 24h e as plantas da condição controle (C) permaneceram mais 24h a 28°C. Após este período foi realizada a coleta das plântulas, extração de RNA total, síntese de cDNA e preparo das bibliotecas para sequenciamento (RNA-Seq). Este foi realizado em sequenciador HiSeq 2000, sendo as reads de 100b single-end. Diversas combinações foram analisadas para obter o número de genes diferencialmente expressos envolvendo as condições BRS Atalanta (controle e tratamento), Nipponbare (controle e tratamento), bulk de RILs mais próximos a cultivar BRS Atalanta (controle e tratamento) e bulk de RILs mais próximos ao genótipo Nipponbare (controle e tratamento). Um número significativo de genes mostra-se diferencialmente expressos em cada condição, sendo de modo geral mais genes estão subexpressos do que superexpressos, exceto para as condições AC x BAC, AT x BAT e NT x BNT. Um dendrograma
usando as distâncias de Jensen-Shannon mostra a formação de dois ramos sendo que num deles está a cultivar BRS Atalanta e os bulks formados por sua semelhança genotípica com esta cultivar. No outro ramo estão o genótipo Nipponbare e os bulks formados pela semelhança com o genitor. Genes pertencentes a diversas famílias de fatores de transcrição estão diferencialmente expressos nas diferentes combinações, sendo que para grande parte destas famílias já foi demonstrada sua participação na resposta ao estresse por frio. As conclusões deste trabalho indicam que o número de genes diferencialmente expressos (log2-fold-change ≥ |1.5|) varia grandemente entre as combinações, apresentando como limite superior 1481 genes subexpressos na combinação BNC x BAC e 1017 genes superexpressos em NT x AT, e seis genes subexpressos na combinação NT x BNT e cinco genes
superexpressos na combinação NC x BNC. As combinações analisadas mostram a expressão diferencial de um grande número de famílias de fatores de transcrição, muitas delas já descritas como responsivas ao estresse por frio, que apresentam um padrão difuso de expressão entre as subespécies indica e japonica. === Chilling stress can cause significant economic losses in different phases of the cycle of rice. There are a wide of genetic variability for cold tolerance in rice (Oryza sativa L.), japonica subspecies is considered tolerant and subspecies indica is considered sensitive. RNA sequencing (RNA-Seq) was performed to identify differentially expressed genes among the cultivar BRS Atalanta (indica) (A), Nipponbare (japonica) (N) and bulks composed by RILs from crosses between them. Bulks (B) with the 15 closest RILs to each parent (BA and BN) RILs were composed based on SNPs-genotyping data. To analyze the transcriptome, plants of the treatment condition (T), 7d after imbibition were exposed to a chilling temperature of 13°C per 24h and plants of the control condition (C) remained 24h more at 28°C. After this time was performed the collection of seedlings, total RNA extraction, cDNA synthesis and preparation of libraries for sequencing (RNA-Seq) in a HiSeq 2000 sequencer, with 100bp single-end reads. Several combinations were analyzed to obtain the number of differentially expressed genes involving BRS Atalanta conditions (control and treatment), Nipponbare (control and treatment), bulk of RILs closest to BRS Atalanta – BA (control and treatment) and bulks of RILs closest to the cultivar Nipponbare - BN (control and treatment). A significant number of differentially expressed genes are shown in each condition, being generally founded more downregulated than up-regulated genes, except for the combinations AC x AT x NT x BAT and BAC x BNT. A dendrogram using the Jensen-Shannon distance shows the formation of two branches of which one is composed by BRS Atlanta cultivar and the bulks composed by the genotypic similarity with this cultivar. In the other branch is the cultivar Nipponbare and the bulks composed by similarity with the parent. Several differentially expressed genes from transcription factors families are present in different combinations, and for many of these families has been demonstrated its involvement in the response to chilling stress. The conclusions of this study indicate that the number of differentially expressed genes (log2 fold-change ≥ |1.5|) greatly changed between combinations, with an upper limit of 1481 down-regulated genes in the combination BAC x BNC and 1017 up-regulated genes in the combination NT x
AT, six genes are up-regulate in the combination NT x BNT and five genes are upregulated in NC x BNC combination. The combinations analyzed showed differential expression of a large number of families of transcription factors, many of which have been described as responsive to cold stress, showing a diffuse pattern of expression between indica and japonica groups.
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