Caracterização de genes WRKY de soja [Glycine max (L.) Merrill] responsivos ao déficit e estudo dos seus promotores

Abstract

A seca é hoje, e talvez seja ainda mais no futuro, um grande desafio das culturas de grãos devido à redução drástica que causa no rendimento da produção. Sendo assim, é de grande interesse a obtenção de genótipos de soja tolerantes ao déficit hídrico. Por causa de sua base poligênica, a tolerância à seca é uma característica difícil de ser alcançada através do melhoramento clássico. Nesse contexto, a engenharia genética apresenta-se como um facilitador para a construção desse atributo. A fim de projetar estratégias bem sucedidas de manipulação genética, um conhecimento mais profundo sobre os genes e promotores gênicos da soja responsivos ao déficit hídrico é necessário. Os promotores induzíveis podem ser ferramentas poderosas para garantir o controle mais fino da expressão transgênica. A capacidade de modular a expressão de muitos genes faz com que os fatores de transcrição sejam promissores alvos biotecnológicos para o desenvolvimento de cultivares tolerantes ao estresse. As proteínas WRKY formam uma grande família de fatores de transcrição que estão envolvidos em importantes processos fisiológicos e bioquímicos em plantas, incluindo a resposta ao déficit hídrico. Neste estudo, o padrão de expressão determinado por qPCR mostrou que, os genes GmWRKY6, GmWRKY46, GmWRKY56, GmWRKY106 e GmWRKY149 são diferencialmente expressos entre um genótipo tolerante à seca e um suscetível em condições de estresse hídrico. As análises in silico do promotor e de coexpressão indicam que estes genes atuam em situações de estresse. Esses dados foram publicados no Plant Physiology and Biochemistry Journal no ano de 2016. A caracterização do promotor do gene GmWRKY46 foi iniciada. Os resultados obtidos até o momento mostram que a atividade da sequência de 500pb a montante do sítio de início da transcrição é induzida pelo estresse iônico e abriga cis-elementos relacionados à luz e hormônios vegetais. Visando a continuidade desta pesquisa, vetores para a análise dos genes e promotores WRKY e também linhagens transgênicas de Arabidopsis Thaliana carregando as construções “promotor WRKY: gene repórter” foram obtidos. Certamente, essas ferramentas serão muito úteis para esse e futuros estudos.

Drought is today, and perhaps even more in the future, the main challenge for grain crops, resulting in a drastic yield reduction. Thus, it is of great interest to obtain soybean genotypes tolerant to water deficit. The drought tolerance trait is difficult to obtain through classical breeding due to its polygenic basis. In this context, genetic engineering is presented as a way to achieve this attribute. In order to project successful strategies of genetic manipulation, a deeper knowledge about soybean genes and their promoters, which are responsive to water deficit is needed. The inducible promoters can be powerful tools in genetic engineering to ensure finer control of transgene expression. The ability to modulate the expression of many genes placed the transcription factors as promising biotechnological targets to develop stress tolerant cultivars. The WRKY proteins form a large family of transcription factors that are involved in important physiological and biochemical processes in plants, including the response to water deficit. In this study, the expression pattern determined by qPCR showed that, GmWRKY6, GmWRKY46, GmWRKY56, GmWRKY106 and GmWRKY149 genes are differentially expressed between a drought tolerant and a susceptible soybean genotype in water stress conditions. The in silico promoter and coexpression analysis indicate that these genes act in a stress physiological background. These data were published in Plant Physiology and Biochemistry Journal in 2016. The GmWRKY46 gene promoter characterization has also been initiated. In the early results, cis-elements related to light and plant hormones were identified in the 500 bp sequence upstream the transcription start site and this promoter fragment activity was induced by ionic stress. Aiming the continuity of this research, vectors to WRKY genes and promoters analysis were constructed and also Arabidopsis thaliana transgenic lines carrying WRKY promoter:reporter gene constructs were obtained. Surely, these tools will be very useful to this and future studies.