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Item Expression of the CcDREB1D promoter in coffea arabica: functional genomics and transcriptome analysis(Universidade Federal de Lavras, 2017-04-20) Torres, Luana Ferreira; Diniz, Leandro Eugenio CardamoneA mudança climática está colocando um grande desafio para a produção mundial de café e uma das estratégias para superar esses problemas consiste na geração de culturas com maior tolerância à seca e outros estresses abióticos, através de abordagens biotecnológicas e avançadas técnicas de melhoramento molecular. Ao longo de sua evolução, as plantas desenvolveram uma série de mecanismos de tolerância ao estresse abiótico. No entanto, a ativação desses mecanismos varia dependendo da espécie da planta, que determina o seu nível de tolerância ao estresse. A elucidação da função dos genes de tolerância ao estresse e também do processo de defesa vegetal nestas condições é de fundamental importância para a obtenção de variedades agrícolas mais resistentes, o que consequentemente pode contribuir para a redução de perdas nas culturas em condições climáticas adversas. Estudos recentes resultaram na identificação de muitos genes candidatos em Coffea para tolerância à seca apresentando perfis de expressão diferencial contrastantes entre genótipos. Entre estes genes, os DREBs estão envolvidos na via de resposta ao estresse hídrico como os fatores de transcrição vegetais que regulam a expressão de muitos genes induzíveis por estresse e desempenham um papel crítico na melhoria da tolerância ao estresse abiótico das plantas através da interação com um cis –elemento (DRE/CRT) presente na região promotora de vários genes responsivos ao estresse abiótico. Entre outros DREBs, o gene CcDREB1D mostrou um aumento nos níveis de mRNA durante a aclimatação por estresse de seca. Isto indica uma regulação distinta para a expressão de genes homólogos nos dois genótipos e sugere que este gene pode contribuir para a diversidade observada entre genótipos. Atualmente, as estratégias de sequenciamento de alto desempenho do transcriptoma (RNA-Seq) permitem gerar um grande volume de dados, a baixo custo e em um curto período de tempo. Esta informação permite a realização de estudos de perfis transcripcionais e redes genéticas numa compreensão aprofundada de vários perfis de genes. Diante deste contexto, o capítulo 1 apresenta uma revisão de literatura englobando desde as características de origem e comerciais do café até o estudo de genes e seu transcriptoma. O Capítulo 2 compreendeu o estudo de três haplótipos do promotor CcDREB1D isolados de clones tolerantes e sensíveis à seca de C. canephora avaliando a capacidade do promotor para controlar a expressão do gene repórter uidA em resposta ao déficit hídrico. O Capítulo 3 compreendeu o estudo do haplótipo pHP16L isolado de C. canephora e sua participação na expressão do gene repórter uidA em resposta aos estresses de seca, altas e baixas temperaturas, alta intensidade luminosa e aplicação exógena de ABA, acompanhados de dados de RT-qPCR. O capítulo 4 compreendeu analisar as condições de expressão do haplótipo pHP16L do promotor DREB1D sob uma faixa representativa dos estresses abióticos mais comuns, utilizando a técnica de RNA-seq como ferramenta para entender o mecanismo de tolerância ao estresse das plantas e a expressão dos genes estresse induzido bem como dos genes DREBs, acompanhados de validação dos dados pela técnica RT-qPCR.Item Análise funcional da região promotora de haplótipos do gene CcDREB1D de Coffea canephora via transformação genética de Nicotiana tacabum cv. SRI(Universidade Federal de Lavras, 2014-02-28) Aquino, Sinara Oliveira de; Marraccini, Pierre RogerEstudos recentes resultaram na identificação de vários genes candidatos para tolerância à seca que apresentaram expressão diferencial contrastante entre genótipos. Dentre esses, encontram-se genes integrantes da via de resposta ao estresse hídrico, tais como os fatores de transcrição DREB. Resultados da expressão do gene CcDREB1D nas folhas dos clones 14 (tolerante) e 22 (sensível) de Coffea canephora Conilon mostraram uma maior expressão desse gene em condição de défice hídrico no clone 14 comparado ao clone 22. Após sequenciamento, polimorfismos na região promotora do gene CcDREB1D, que podem indicar a participação de três haplótipos (15, 16 e 17) no controle genético da tolerância à seca, foram identificados nos clones 14 e 22. Visando estudar a participação dos polimorfismos na resposta à seca, várias construções gênicas, com diferentes fragmentos da região promotora do gene CcDREB1D, foram arquitetadas no vetor binário pBI101 e testadas via transformação genética de Nicotiana tabacum cv. SRI, a fim de avaliar a capacidade dos fragmentos de controlarem a expressão do gene repórter β-glucuronidase (uidA). Testes histoquímicos indicaram uma forte atividade GUS (forte coloração) correspondente ao controle positivo (pBI121) enquanto que nenhuma atividade GUS foi detectada para o controle negativo (pBI101). Tanto nas folhas, como nas raízes, uma expressão basal do gene uidA foi verificada nas plantas T0 sem estresse, sobretudo para as construções contendo as versões mais longas (D) do pDREB1D. Para verificar se a região promotora dos haplótipos do gene CcDREB1D responderiam aos estresses abióticos, as plantas transformadas de tabaco foram submetidas a ensaios de desidratação e de temperatura elevada e a expressão do gene repórter uidA foi analisada por testes histoquímicos GUS e PCR quantitativa em tempo real (qPCR). Experimentos de qPCR confirmaram uma leve indução do gene uidA nas folhas das plantas T0 transformadas com pD22-hp17D. No entanto, os níveis de expressão deste gene foram muito inferiores aos das plantas transformadas com o controle positivo (pBI121). Nenhuma indução do gene repórter foi observada nas plantas transformadas com as diferentes construções contendo os outros haplótipos (15 e 16) do promotor CcDREB1D. Contudo, esses resultados mostraram que (1) os promotores pDREB1D de C. canephora são fracos em tabaco, (2) o promotor do haplótipo 17 oriundo do clone 22 de C. canephora é induzido com estresses abióticos nas folhas de tabaco, mostrando que os mecanismos moleculares implicados na regulação da expressão gênica em resposta à seca são (pelo menos parcialmente) conservados entre cafeeiro e tabaco, e que (3) o funcionamento dos promotores pDREB1D dos clones 14 e 22 de cafeeiro é diferencial em tabaco, sugerindo que os polimorfismos identificados nesses promotores participam da regulação destas sequências.