Expressão de três isoformas de galactinol sintase em plantas de Coffea arabica L. submetidas a estresses abióticos

• Main Author: Tiago Benedito dos Santos
• Other Authors: Luiz Gonzaga Esteves Vieira .
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Estadual de Londrina. IAPAR. EMBRAPA. Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecular. 2009
• Online Access: http://www.bibliotecadigital.uel.br/document/?code=vtls000157955

Os oligossacarídeos da família da rafinose (RFO) desempenham múltiplas funções nas plantas, principalmente na resposta a estresses ambientais como déficit hídrico, salinidade e temperaturas extremas. Galactinol sintase (GolS) é a enzima que catalisa o primeiro passo da biossíntese dos oligossacarídeos da RFOs e desempenha um papel regulador importante na partição do carbono entre sacarose e RFOs. O objetivo desse estudo foi de avaliar a atividade transcricional do gene GolS no cafeeiro sob diversas condições de estresses abióticos e quantificar os oligossacarídeos pertencentes a família da RFO. Foram realizadas buscas dentro do banco de dados do Projeto Genoma Café para a identificação e caracterização das isoformas de GolS. As três isoformas CaGolS1, CaGolS2 e CaGolS3 apresentam regiões codantes variando de 334 a 344 aminoácidos. Todas as isoformas apresentam o mesmo domínio de glicosiltransferase 8, que é uma característica da família das RFOs, incluindo a GolS. Através da análise do perfil transcricional da isoforma CaGolS1, foi observada a expressão bassal desse gene em condições normais de irrigação com um aumento transcricional acentuado em plantas submetidas a déficits hídricos moderado, severo e na recuperação após o estresse. A isoforma CaGolS2 apresentou uma expressão claramente detectável somente em condições de estresse severo. A isoforma CaGolS3 também apresentou um aumento pronunciado de transcritos nas folhas quando a planta foi submetida a um estresse hídrico severo. Nos estágios de estresse moderado e recuperado foram observados sinais de hibridização, mas em níveis mais baixos, não sendo verificada a transcrição nas plantas com condições normais de suprimento de água. No estresse salino CaGolS1 é expresso constitutivamente em folhas durante todo o período de estresse, enquanto que a isoforma CaGolS2 é expressa somente sob condições de estresse. O nível transcricional para CaGolS3 foi detectado em níveis mais baixos que as isoformas anteriores nesse tipo de estresse. Durante o estresse térmico a isoforma CaGolS1apresentou um aumento da atividade transcricional no terceiro dia e diminuindo no quinto dia de estresse. A expressão de CaGolS2 não foi detectada ou observado de modo muito tênue em folhas de Coffea arabica cv. IAPAR-59. A presença de transcritos de CaGolS3 foi detectada apenas durante o terceiro dia de estresse. Através dos dados de expressão gênica foi possível observar que as três isoformas de CaGolS1, 2 e 3 apresentaram diferenças no padrão transcricional em folhas de C. arabica durante a submissão dos diferentes estresses abióticos. Com base nas quantificações é possível confirmar que a rafinose e estaquiose devem estar atuando na osmoproteção de C. arábica durantes os estresses abióticos. === Raffinose family oligosaccharides (RFOs) play multiple roles in plants, mainly in response to environmental stresses such as drought, salinity and extreme temperatures. Galactinol synthase (GolS) is the enzyme that catalyzes the first step of the biosynthesis of oligosaccharides of RFOs and plays an important regulatory role in the partition of carbon between sucrose and RFOs. The aim of this study was to evaluate the transcriptional activity of the gene GolS in coffee under varying conditions of abiotic stress and quantify oligosaccharides belonging to the family of the RFO. Searches were conducted within the database of the Coffee Genome Project for the identification and characterization of isoforms of GolS. The three isoforms CaGolS1, CaGolS2 and CaGolS3 have coding regions ranging from 334 to 344 amino acids. All isoforms have the same domain of glycosyltransferase 8, which is a characteristic of the family of RFOs, including GolS. By examining the transcriptional profile of CaGolS1 isoform, it was observed a basal expression of this gene in normal conditions of irrigation, with a prominent increase in transcription in plants submitted to moderate and severe water deficits and at the recovery period. The expression of CaGolS2 isoform was clearly detectable only in conditions of severe stress. The CaGolS3 isoform also showed a pronounced increase of transcripts in leaves when plant was submitted to severe water stress. There were signs of hybridization in periods of moderate stress and recovery, but at lower levels, not being detected expression in plants with normal conditions of water supply. CaGolS1 was constitutively expressed in leaves during the whole period of salt stress, while CaGolS2 isoform was expressed only under conditions of stress. Transcription was detected in CaGolS3 in levels lower than the previous isoforms in this type of stress. During heat stress, CaGolS1 isoform presented increased transcriptional activity on the third day and decreased on the fifth day of stress. The expression of CaGolS2 was not detected or observed very subtly in leaves of Coffea arabica cv. IAPAR-59. The presence of transcripts of CaGolS3 was detected only during the third day of stress. Using data from gene expression, it was observed that the three isoforms of CaGolS1, 2 and 3 showed differences in transcriptional pattern in leaves of C. arabica during the submission of different abiotic stresses. Based on the measurements, it was possible to confirm that raffinose and sthachyose must be acting in osmoprotection of C. arabica during abiotic stresses.