O papel dos fatores de transcrição bHLH162 e bHLH63 na adaptação das plantas ao estresse hídrico e ao ataque do fungo Phakopsora pachyrhizi

Abstract

A soja [Glycine max (L.) Merrill] é uma espécie pertencente a família Fabacea (leguminosas), de grande importância econômica no mundo. Por isso, foi recomendada como planta modelo para estudos genéticos e moleculares (Gepts et al., 2005). O sucesso na cultura dessa espécie pode ser limitado por diversos fatores bióticos e abióticos. Dentre os fatores bióticos, destacam-se as doenças, entre elas, a Ferrugem Asiática causada pelo fungo Phakopsora pachyrhizi, enquanto a desidratação causada pela seca é um dos fatores abióticos de maior relevância. A introdução de cultivares resistentes tem se mostrado uma alternativa eficiente para a redução de perdas na produtividade causada por esses estresses por patógeno e pela seca. Vários genes que codificam fatores de transcrição têm sido utilizados como tentativa para aumentar a tolerância de plantas a condições adversas. Entre as famílias de fatores de transcrição, a família bHLH (basic helix-loop-helix) destaca-se como a maior família de fator de transcrição de plantas e está envolvida em diferentes rotas regulatórias conferindo maior tolerância a diferentes estresses ambientais. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi a caracterização funcional de genes que codificam fatores de transcrição bHLH em resposta aos estresses gerados por Phakopsora pachyrhizi e seca. Na tentativa de esclarecer o papel de genes bHLH no desenvolvimento de planta de soja, foram produzidas plantas transgênicas de Arabidopsis thaliana superexpressando o gene bHLH (Gm06g01430) de soja, o qual mostrou-se diferencialmente expressos em condições de estresses. Estas plantas transgênicas apresentaram a emissão e a abertura dos cotilédones, assim como a emissão das folhas precocemente, em relação aos mesmos parâmetros observados na planta selvagem. Ainda, a fim de elucidar prováveis rotas sinalizadoras em que os fatores de transcrição bHLH estão envolvidos, identificou-se, através de um screening de duplo híbrido em leveduras, uma interação da proteína bHLH (Gm05g02110) com a proteína polyamina oxidase 2 (PAO2). Essa interação foi confirmada em ensaios de BiFC em protoplastos de arabidopsis que demonstrou que esta interação ocorre no citoplasma e no núcleo das células. Os resultados sugerem que Gm05g02110 está relacionado à resposta de suscetibilidade ao patógeno causador da ferrugem asiática. A proteína por ele codificada, provavelmente liga-se ao motivo de DNA G-box (CACGTG) e sua interação com a proteína PAO2 pode estar relacionada ao mecanismo de regulação da resposta a estresses bióticos e abióticos.

Soybean [Glycine max (L.) Merrill] is a species belonging to Fabacea family (legumes), of great economic importance in the world. Therefore, it was recommended as a model plant for genetic and molecular studies (Gepts et al., 2005). The successful culture of this species may be limited by various biotic and abiotic factors. Among the biotic factors, there are the diseases, among them, the soybean rust caused by Phakopsora pachyrhizi, while the dehydration caused by drought is one of the abiotic factors most relevant. The introduction of resistant cultivars has proven to be an effective alternative for reducing yield losses caused by these stresses by pathogen and drought. Several genes encoding transcription factors have been used in an attempt to increase the tolerance of plants to adverse conditions. Among the families of the bHLH (basic helix- loop - helix) transcription factor,family stands out as the largest family of transcription factores plants and is involved in different regulatory routes conferring tolerance to various environmental stresses. In this context, the aim of this work was the functional characterization of genes encoding bHLH transcription factor in response to stresses generated by Phakopsora pachyrhizi and dry. In an attempt to clarify the role of the bHLH genes in the development of soybean plants, transgenic Arabidopsis thaliana plants overexpressing the bHLH gene (Gm06g01430) of soybean, which proved to be differentially expressed under conditions of stress were produced. These transgenic plants showed the emission and the opening of the cotyledons, and the emission of advance sheets to the same parameters observed in wild plant. Further, in order to elucidate signaling likely routes that are involved bHLH transcription factor, it was identified through a two-hybrid screening in yeast, the interaction of the bHLH protein (Gm05g02110) with polyamina oxidase 2 (PAO2) proteins. This interaction was confirmed in assays BiFC in Arabidopsis thaliana protoplasts which demonstrated that this interaction occurs in the cytoplasm and nucleus of cells. The results suggest that Gm05g02110 response is related to susceptibility to the causative pathogen of soybean rust, probably binds to the motif of DNA G -box (CACGTG) and its interaction with the protein PAO2 can be related to the mechanism of regulation of response to stress biotic and abiotic.