Caracterização de genes codificantes de proteínas ASR (Aba, Stress and Ripening) de soja (Glycine max (L.) Merrill) com potencial para conferir menor suscetibilidade ao déficit hídrico

Abstract

Um grande empecilho para a manutenção e estabilidade da produção nacional de soja reside na suscetibilidade dos diferentes genótipos aos estresses ambientais. Tendo em vista a importância social e econômica da leguminosa e os efeitos extremamente danosos dos estresses abióticos sobre a agricultura, faz-se necessário maior conhecimento acerca das interações entre os estímulos estressores e as respostas da planta. A seca é considerada o principal fator limitante na produtividade agrícola. Sendo assim, a identificação e caracterização de genes responsivos a essa condição é um passo inicial na compreensão das respostas adaptativas ao déficit hídrico. Os genes Asr (ABA, Stress and Ripening) são induzidos por estresse e ácido abscísico (ABA) e seus níveis de expressão são rapidamente aumentados em resposta à salinidade e seca. Nesse estudo os genes da família Asr de soja foram clonados. Estas proteínas são hidrofílicas e ricas nos aminoácidos Ala, His, Glu e Lis, apresentando homologia com ASRs de outras plantas, como atestado nas análises de múltiplos alinhamentos. O perfil de expressão foi avaliado através de RT-qPCR em tempo real e revelou que Asr1 tem um distinto padrão de indução no nível de transcritos em folha sob tratamento com ABA, sal e seca, enquanto Asr3 apresenta padrão distinto de indução na expressão em raiz, sob tratamento com ABA e seca. Além disto, foram construídos vetores para a superexpressão e localização subcelular das proteínas ASR1, ASR2 e ASR3 em plantas. Plantas de Arabidopsis thaliana foram submetidas a um protocolo de transformação genética mediada por Agrobacterium.

One of the major obstacles to maintain the stability of the national production of soybean (Glycine max) lies on the susceptibility of different genotypes to abiotic stress. In view of the social and economic importance of soybean and due to the extremely harmful effects of stress in agriculture, detailed knowledge of the interaction between these stresses and plant response to environmental stimuli is necessary. Drought is considered the main abiotic limitation factor for agricultural productivity. Identification and characterization of responsive genes to this condition is an initial step in understanding the adaptive responses to drought. The Asr (ABA, Stress and Ripening) genes are induced by stress and abscisic acid (ABA) in plants, and their expression levels are quickly increased in response to salinity and drought. In this study Asr genes from Glycine max were cloned. These proteins were found to be hydrophilic and rich in amino acids Ala, His, Glu and Lys, showing homology with those of other plant Asr genes via multiple alignment analysis. RT-qPCR analyses revealed that Asr1 had a distinct up-regulated transcript pattern in leaf under ABA, NaCl and drought treatments, while Asr3 had a distinct up-regulated transcript pattern in root under ABA and drought treatments. Besides, vectors for ASR1, ASR2 and ASR3 proteins overexpression and subcellular localization in plants were constructed. Arabidopsis thaliana plants were submitted to an Agrobacterium-mediated transformation procedure.