Estudos fisiológicos, agronômicos e moleculares de cultivares de soja sensível e tolerante à seca e de linhagem transgênica RD29A : DREB2A CA sob condições de estresses abióticos

• Main Author: Cibelle Engels
• Other Authors: Alexandre Lima Nepomuceno .
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Estadual de Londrina. Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecular. 2014
• Online Access: http://www.bibliotecadigital.uel.br/document/?code=vtls000206514

A cultura da soja está exposta a várias condições ambientais adversas, e dentre estas a seca é responsável por grandes perdas na produtividade. Na safra 2011/2012 a redução de produção brasileira foi de 8,94 milhões de toneladas. Com o aquecimento global, os eventos de déficit hídrico tendem a aumentar e, por esta razão, estudos de caracterização e obtenção de cultivares mais tolerantes à seca e ao calor são necessários. Assim, o presente estudo objetivou a caracterização de tolerância à seca de duas cultivares brasileiras, uma sensível, BR 16, e outra tolerante, Embrapa 48, e de uma linhagem transgênica AtDREB2A CA (Dehydration Responsive Element Binding), por meio de estudos moleculares, fisiológicos e agronômicos. Os resultados indicaram que a cultivar BR 16 possui vigor precoce, a Embrapa 48 tolerância à seca e juntamente com a AtDREB2A CA uso conservativo de água em condições de déficit hídrico. Os resultados agronômicos da safra 2011/2012 demonstraram que a cultivar Embrapa 48 possui maiores rendimentos e que apesar da linhagem transgênica AtDREB2A CA não apresentar valores superiores no rendimento, diversos parâmetros de produtividade apresentaram incrementos quando comparados à sua isolinha BR 16. Em outro estudo de caracterização molecular, promotores de genes responsivos ao déficit hídrico moderado e severo induzidos na cultivar tolerante Embrapa 48 e identificados através de microarranjo de DNA foram selecionados e um ensaio de expressão transiente realizado. Os promotores selecionados foram dos genes LTI, HSP26/42, Mat1, Mat9, e Glyma11g16120. Análises in sílico demonstraram que os promotores que apresentaram maior ativação por ABA no ensaio de expressão transiente apresentavam mais cis-elementos de resposta ao déficit hídrico ou ao ABA. Os resultados obtidos sugerem que os promotores dos genes LTI, Mat1 e Mat9 são promotores candidatos a serem utilizados na biotecnologia para estudos de ciência básica e aplicada, como a obtenção de plantas geneticamente modificadas mais tolerantes à seca. A cultivar tolerante à seca Embrapa 48 foi ainda caracterizada através da análise da expressão de genes marcadores em resposta ao déficit hídrico e estresse a alta temperatura isolados e combinados em folhas, caules e raízes. Os resultados demonstraram diferentes perfis de expressão gênica tanto espaciais quanto entre os tratamentos. Os marcadores de expressão identificados para o déficit hídrico isolado em folhas foram os genes HSP18.2, HSP70 e a calmodulina, em caules, o Mat9 e em raízes, LEA18. No estresse por alta temperatura isolado os marcadores de expressão foram HSP70 e transaldolase em folhas, transaldolase em caules e LEA18 em raízes. Nos tratamentos de déficit hídrico e alta temperatura combinados os marcadores foram Mat9 e HSP70 em folhas, transaldolase em caules e LEA18 em raízes. === Soybean plant is exposed to various adverse environmental conditions, and among them drought is responsible for major losses in productivity. Only in the 2011/2012 crop season production was reduced to 8.94 million tons. Due to global warming, drought events are likely to increase and for this reason, characterization studies aiming to obtain cultivars more tolerant drought and heat are needed. Thus, the present study aimed to characterize two soybean cultivars, one drought-sensitive BR 16, one drought-tolerant, Embrapa 48, and a transgenic line AtDREB2A CA (Dehydration Responsive Element Binding), by molecular, physiological and agronomic studies. Results indicated that BR 16 cultivar presents early vigor, Embrapa 48 drought tolerance and together with AtDREB2A CA GM line, conservative water use in well-water conditions. Agronomic results of 2011/2012 crop season showed that the cultivar Embrapa 48 has higher yields and that despite the transgenic line AtDREB2A CA did not show superior yield, several productivity parameters were increased when compared to its isoline BR 16. In another molecular characterization study, promoters from genes responsive to moderate and severe water deficit, induced in the drought-tolerant cultivar Embrapa 48 and identified trough microarray were selected and a transient assay was performed. Selected promoters were LTI, HSP26/42, Mat1, Mat9, and Glyma11g16120. In silico analyses showed that the promoters which presented higher ABA activation in the transient assay, also presented more cis-elements related to water deficit or ABA. Obtained results suggests that promoters from genes LTI, Mat1 and Mat9 are candidates to be used in biotechnology basic and applied science studies, such as the development of genetically modified plants more tolerant to drought or to other adverse environmental conditions. The drought-tolerant cultivar Embrapa 48 was further characterized by analyzing the expression of marker genes in response to water deficit and high temperature, applied isolated and combined into leaves, stems and roots. Results showed different gene expression profiles in both spatial and between treatments. Expression markers identified for water deficit in leaves were HSP18.2, HSP70 and calmodulin, in stems, gene Mat9 and in roots LEA18. In the high temperature treatment, expression markers were HSP70 and transaldolase in leaves, transaldolase in stems and LEA18 in roots.