Molecular characterization of sugarcane (Saccharum spp.) glutathione S-transferase in response to herbicide application / Caracterização molecular da glutationa S-transferase de cana-de-açúcar (Saccharum spp.) em resposta a aplicação de herbicidas

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

A glutationa S-transferase (GST) tem a capacidade de conferir resistência do tipo não-alvo aos efeitos danosos de certos herbicidas em várias culturas, principalmente gramíneas. Entretanto, o papel das GSTs em relação aos herbicidas em cana-de-açúcar é desconhecido, e tal elucidação poderia auxiliar na redução de perdas de produtividade e/ou aumento na eficiência de produção. O objetivo desse trabalho foi caracterizar as diversas classes de GST de cana-de-açúcar por análise filogenética e padrão de expressão por amplificação quantitativa de transcritos reversos (RT-qPCR). Foi realizada no banco de dados de Saccharum Gene Index a busca completa das seqüências codificadoras de GST referentes às classes Phi, Tau, Theta e Zeta, baseando-se nos 61 genes de GST de arroz; estas foram traduzidas e empregadas em análise filogenética. Foram identificados 18 agrupamentos de ESTs codificando GSTs, totalizando 355 transcritos das 255.635 seqüências disponíveis no banco de dados. A análise filogenética identificou 7 agrupamentos como pertencentes à classe Phi (denominados ScGSTF), 7 como Tau (ScGSTU), 1 como Theta (ScGSTT), e 3 como Zeta (ScGSTZ); respectivamente. As classes Phi e Tau, consideradas planta-específica, foram as mais representativas em termos de número de agrupamentos de ESTs em relação à Theta e Zeta (mamífero-específica). Os 18 agrupamentos de cana-de-açúcar equivalem aos genes mais expressos em termos de número de ESTs individuais em arroz. Foram extraídos RNA de diversos tecidos/órgãos, e de tecido foliar das cultivares SP87-365e SP80-3280coletados a 0 e 48 h após tratamento com herbicidas, seguida da síntese de cDNA e RT-qPCR. O gene da proteína ribossômica rpl35-4 foi determinado como referência nas análises de expressão. A expressão nos tecidos/órgãos mostraram que os genes ScGSTF3, ScGSTU8 e ScGSTU13 foram menos expressos no colmo, inflorescência, meristema e raiz em relação ao limbo foliar; ScGSTF4, ScGSTF6, ScGSTF14 e ScGSTF15 foram mais expressos no colmo; ScGSTF5, ScGSTU1, ScGSTU17, ScGSTU31, ScGSTU39 e ScGSTT1 na inflorescência; e ScGSTZ1 foi único mais expresso no meristema. De forma geral, todas as classes tiveram expressão detectada nos tecidos, mas os genes da Phi e Tau foram os mais expressos. Os genes da classe Phi foram mais expressos no colmo em relação aos demais; os da classe Tau e Theta na inflorescência; e os da Zeta no meristema. A validação a 0 h determinou que os genes ScGSTF3, ScGSTF4, ScGSTU8, ScGSTU13 e ScGSTU17 foram os mais expressos na cultivar SP80-3280em relação à SP87-365. As evidentes diferenças na expressão basal entre as cultivares foram dos genes das classes Phi e Tau. Com relação à expressão das GSTs 48 h após aplicação dos herbicidas, foi observado que a aplicação de Ametryn ou Diuron, os genes de GST foram induzidos, enquanto foram reprimidos com Imazapic ou Isoxaflutole. Os genes ScGSTF3, ScGSTF4, ScGSTU13 e ScGSTU17 foram os mais expressos nas cultivares tratadas com os herbicidas; e foram considerados possíveis candidatos a associação em resposta a desintoxicação desses herbicidas. O Southern blot determinou que o maior número de cópias de GST em cana-de-açúcar foi os pertencentes às classes Phi e Tau, sendo nas classes Zeta e Theta, menos freqüentes

ASSUNTO(S)

rt-qpcr gst herbicidas southern filogenia herbicide phylogeny gst sugarcane tecidos/orgãos rt-qpcr cana-de-açúcar southern tissues/organs

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