Identificação e evolução dos fatores de transcrição DOF de pitangueira (Eugenia uniflora L.)

Abstract

Eugenia uniflora é uma planta nativa pertencente à família Myrtaceae, possuindo uma significante importância ecológica e econômica. E. uniflora é amplamente distribuída pela floresta atlântica. As populações desta espécie estão bem adaptadas a distintas condições ambientais, como restinga e mata ciliar, e apresentam fenótipos altamente contrastantes, como época de floração e morfologia do tronco, evidência de uma ótima regulação de seu pool genético. Dentre os diferentes reguladores da expressão gênica, os fatores de transcrição (TFs) são um dos, senão os mais, críticos membros para o desenvolvimento fisiológico adequado. Os genes DOF são parte de uma família de fatores de transcrição específica do clado Viridiplantae, com muitos membros atuantes no desenvolvimento de plantas. Armazenamento e germinação de sementes, desenvolvimento de estômatos e formação de tecidos vasculares são apenas alguns dos muitos papéis biológicos descritos até agora na literatura. Alguns grupos funcionais conservados chamam a atenção em estudos de engenharia genética por produzirem frutos maiores e conferir tolerância sistêmica a estresses, tornando a identificação e caracterização desses genes uma abordagem biotecnológica para prospecção gênica. Este estudo visa fornecer novos insights sobre a história evolutiva da família de genes DOF e caracterizar esses genes em E. uniflora para esclarecer seus papéis na adaptação local desta espécie. Com base em dados transcritômicos e genômicos de E. uniflora, assim como uma abordagem bioinformática, identificamos e caracterizamos os genes DOF desta espécie. Identificamos motivos comuns ao longo da sequência peptídica, propriedades físico- químicas e localização subcelular por meio de ferramentas online. A análise de RNA- Seq de indivíduos de E. uniflora provenientes de diferentes populações resultaram na identificação de 30 SNPs presentes em CDS, juntamente com os perfis de expressão dos muitos genes DOF sob tratamento de seca e análise da sequência promotora. Uma caracterização adequada foi alcançada pela reconstrução das relações filogenéticas. A aparente falta de estudos filogenéticos apropriados sobre os genes DOF foi observada após o exame da literatura, portanto, fomos movidos a conduzir uma revisão robusta sobre sua evolução. Mais de 2.000 sequências, representando cerca de 70 famílias botânicas diferentes, e mais de 250 artigos foram recuperados de bancos de dados online. Ao todo, esses experimentos contribuirão para a compreensão da fisiologia de E. uniflora, os papéis biológicos dos genes DOF e sua evolução molecular.

Eugenia uniflora is a native plant species belonging to the Myrtaceae family, having significant ecological and economical importance. E. uniflora is widely distributed throughout the Atlantic Forest. Populations of this species are well adapted to distinct environmental conditions, such as restinga and riparian forest, and exhibit highly contrasting phenotypes, such as flowering time and trunk morphology, depicting a great fine tuning of their genetic pool. Among several molecular regulators, transcription factors (TFs) are one, if not the most, critical players for proper physiological development. DNA-binding with one-finger (DOF) genes are part of a Viridiplantae specific TF family with many plant development acting members. Seed storage and germination, stomata development, and vascular tissue formation are only a few of the many biological roles described so far in the literature. Some conserved functional groups are drawing attention in genetic engineering studies for yielding bigger fruits and conferring systemic-wide stress tolerance, making the identification and characterization of these genes a biotechnological approach for gene prospection. This study aims to provide new insights into the evolutionary history of the DOF gene family and characterize these genes in E. uniflora to shed light on their roles in the local adaptation of this species. Based on transcriptomic and genomic data of E. uniflora and bioinformatic approach, we identified and characterized the DOF genes of this species. We predicted common motifs along the peptide sequence, physio-chemical properties, and subcellular location by online software tools. An RNA-Seq analysis of E. uniflora individuals from separate populations resulted in the identification of 30 CDS SNPs, along with the expression profiles of the many DOF genes under drought treatment and promoter sequence analysis. Proper characterization was achieved by reconstruction of phylogenetic relationships. An apparent lack of appropriate DOF phylogenetic studies was observed upon literature examination. Thus, we were moved to conduct a robust review about their evolution. Over 2000 sequences, representing about 70 different botanical families, and over 250 articles were retrieved from online databases. Altogether, these experiments will contribute to the understanding of E. uniflora’s physiology, DOF TF biological roles and molecular evolution.