Caracterização da família de fatores de transcrição DOF de Eucalyptus grandis

Abstract

O eucalipto é a arbórea mais cultivada no mundo para a exploração comercial de madeira. No Brasil, a principal espécie do gênero Eucalyptus utilizada é E. grandis, cujo cultivo, principalmente de híbridos com outras espécies, é voltado para a produção de celulose e papel. A relevância econômica do eucalipto para o Brasil e para vários países do mundo tem estimulado avanços científicos e tecnológicos, desde a área de biologia molecular até a silvicultura e a indústria de processamento da madeira. Entre os tópicos de interesse em biologia molecular estão genes e proteínas responsáveis pelo crescimento, pela qualidade da madeira e pela resposta vegetal a estresses ambientais. A família de proteínas Dof (DNA binding with one finger) compreende fatores de transcrição exclusivos de plantas, caracterizados pela presença do domínio Dof de ligação ao DNA, que contém uma estrutura semelhante ao domínio “dedo-de-zinco”. Esses fatores estão relacionados à ativação e à inibição de promotores de genes envolvidos nos mais variados fenômenos metabólicos das plantas tais como desenvolvimento do endosperma, metabolismo de carboidratos, germinação de sementes, desenvolvimento vascular e resposta a fitormônios. Pelo presente trabalho, visou-se caracterizar os fatores de transcrição Dof de E. grandis realizando-se análises filogenéticas com ferramentas de bioinformática, além de ensaios de RT-qPCR para se determinar perfis de expressão relativa dos genes Dof de E. grandis em folhas, caules e raízes de plantas sob diferentes tratamentos bióticos e abióticos que incluíram ABA, NAA, KIN, NaCl e seca. As análises filogenéticas permitiram a identificação de dez pares de genes parálogos no genoma de E. grandis, além de 13 grandes clados e nove pequenos grupos de genes ortólogos entre E. grandis, Arabidopsis thaliana e Populus trichocarpa. Os resultados permitiram-nos sugerir funções aos fatores de transcrição Dof de E. grandis. Os perfis de expressão relativa exibidos levaram-nos a concluir que os genes Dof são expressos em diversos órgãos e apresentam diferentes graus de acúmulo de mRNAs sob diferentes tratamentos.

Eucalypt is the most widely cultivated tree in the world for commercial logging. In Brazil, the main species of the Eucalyptus genus used is E. grandis, whose cultivation, mainly done with hybrids, is geared primarily for the production of pulp and paper. The economic relevance of eucalypts in Brazil and many countries worldwide has stimulated scientific and technological advances, from molecular biology to forestry and wood processing industry. Among the topics of interest in molecular biology are genes and proteins responsible for growth, the quality of wood and the plant response to environmental stress. The Dof (DNA binding with one finger) family of proteins comprehends plant exclusive transcription factors characterized by the presence of the DNA binding Dof domain, which is similar to the zinc finger domain. Dof transcription factors are related to the activation and inhibition of the promoters of genes involved in various plant metabolisms such as endosperm development, carbohydrate metabolism, seed germination, vascular development and response to phytohormones. In this study, we aimed to characterize the Dof transcription factors of E. grandis through phylogenetic analyzes using bioinformatic tools, in addition to RT-qPCR assays to determine the relative expression profiles of E. grandis Dof genes in leaves, stalks and roots of plants under different biotic and abiotic treatments that included ABA, NAA, KIN, NaCl and drought. Phylogenetic analysis allowed the identification of 10 pairs of paralogous genes in the genome of E. grandis, in addition to 13 major clusters and 9 small groups of orthologous genes between E. grandis, Arabidopsis thaliana and Populus trichocarpa, which allowed us to suggest functions for the E. grandis Dof transcription factors. The relative expression profiles showed that the Dof genes are expressed in various organs and display different degrees of mRNA accumulation under different treatments.