Análise funcional dos genes OsZIFL4 e OsZIFL9 em plantas de arroz (Oryza sativa L.)

Abstract

Ferro e zinco são micronutrientes essenciais para o desenvolvimento de todas as plantas. Porém, quando em excesso, ambos se tornam tóxicos, levando à redução da biomassa, clorose, estresse oxidativo e inibição do crescimento das raízes. Portanto, as plantas desenvolveram mecanismos para lidar tanto com a deficiência quanto com o excesso desses micronutrientes. Ferro e zinco também são micronutrientes essenciais para a saúde humana. Uma melhor compreensão dos mecanismos de absorção, transporte e armazenamento de ferro e zinco nas plantas poderá auxiliar programas de biofortificação que buscam aumentar o conteúdo desses micronutrientes nas plantas consumidas pela população humana. Foi descrito, em Arabidopsis thaliana, um gene cuja expressão é induzida por excesso de zinco, denominado ZINC-INDUCED FACILITATOR1 (AtZIF1). Mutações nesse gene alteram a distribuição de zinco na planta. Sua expressão, além de ser induzida por excesso de zinco, também é induzida por deficiência de ferro. Treze membros pertencentes à família ZIF-like (ZIFL) foram identificados pelo nosso grupo no genoma do arroz. Os genes OsZIFL4 e OsZIFL9, localizados nos cromossomos 11 e 12 respectivamente, foram originados a partir de um evento de duplicação, apresentando 92% de similaridade entre suas sequências de aminoácidos. Em nosso laboratório, foi constatado que os genes OsZIFL4 e OsZIFL9 apresentam, respectivamente, 9 e 10 sequências para ligação de IDEF1, fator de transcrição de resposta à deficiência de ferro. Foram realizados experimentos para verificar se os genes OsZIFL4 e OsZIFL9 são mais expressos em excesso de zinco e deficiência de ferro. A expressão desses dois genes foi avaliada em diferentes órgãos de plantas de arroz no estágio vegetativo (raízes, caules e folhas) e em panículas em diferentes fases do estágio reprodutivo (R3, R5 e R7). Apenas o gene OsZIFL4 teve expressão induzida em excesso de zinco e deficiência de ferro, indicando que o gene OsZIFL4 pode codificar um transportador de ferro ou de zinco. As análises de expressão nos diferentes órgãos revelaram que o gene OsZIFL4 é mais expresso em raízes, enquanto o gene OsZIFL9 é mais expresso em panículas. Esses resultados indicam que um processo de subfuncionalização desses dois genes pode ter começado a ocorrer após o evento de duplicação. Mais experimentos são necessários para comprovar essas hipóteses.