Análise da expressão dos genes da subfamília DREB em resposta à seca em plantas de Coffea canephora Conilon

Abstract

Coffea canephora é uma das espécies de cafeeiro mais importantes economicamente e no Brasil, Conilon é a planta mais amplamente cultivada dessa espécie. Estresses abióticos como as variações de temperatura e períodos de seca são fatores que afetam significativamente a sua produção e tendem a se agravar com as mudanças climáticas reconhecidas mundialmente. Na tentativa de compreender as respostas moleculares do cafeeiro em condições de déficit hídrico, recentes estudos identificaram genes candidatos (GCs), como CcDREB1D. Este gene apresentou maior expressão em resposta à seca nas folhas do clone 14 (tolerante à seca) em relação ao clone 22 (sensível à seca) de C. canephora Conilon. Baseado nesses resultados, na identificação dos genes DREB e seus subgrupos (SGs) de C. canephora, objetiva-se analisar a expressão in silico e também in vivo desses genes de C. canephora nas folhas e raízes de clones tolerantes (14, 73 e 120) e sensível (22) de C. canephora Conilon submetidas ou não a um déficit hídrico. As expressões in sílico de todos os genes DREB foram analisadas a partir do Banco de Dados Coffee Genome Hub e a expressão in vivo foi realizada pela técnica "reverse transcription- quantitative PCR" (RT-qPCR). Nas análises de expressão gênica in sílico foi possível identificar genes DREB com potenciais respostas aos estresses abióticos, corroborando com alguns resultados validados in vivo. Nesta análise, diversos genes mostraram expressão diferencial em resposta à seca entre os SGs (I-IV), os clones tolerantes e sensível e as folhas e raízes. Esses genes com expressão diferencial foram identificados como potenciais GCs e entre eles, verificou-se que a maioria dos clones tolerantes apresentou maior expressão em relação ao sensível em resposta à seca, com os maiores níveis de expressão para os clones 14 e 73. Esses maiores níveis foram observados em folhas quando comparado com as raízes e o SG-I se destacou pelo maior número de genes expressos em resposta à seca. Esses resultados sugerem que os GCs DREB, como Cc05_g06840, Cc02_g03420 e Cc08_g13960, desempenham um papel importante nos mecanismos regulatórios de resposta à seca em C. canephora Conilon.

Coffea canephora is one of the most economically important coffee species and in Brazil, Conilon is the most widely cultivated plant of this species. Abiotic stresses such as temperature variations and drought periods are factors that significantly affect their production and tend to worsen with globally recognized climate changes. In an attempt to understand the molecular responses of coffee plants in water deficit conditions, recent studies have identified candidate genes (CGs) as CcDREB1D. This gene showed increased expression in response to drought in the leaves of clone 14 (drought tolerant) in relation to the clone 22 (sensitive to drought) of C. canephora Conilon. Based on these results, the identification of DREB genes and their subgroups (SGs) of C. canephora, the objective is to analyze in silico and also in vivo these genes expression in leaf and root of tolerant (14, 73 and 120) and sensitive clones (22) of C. canephora Conilon submitted or not to a water deficit. In silico expressions of all DREB genes were analyzed from the Coffee Genome Hub Database and in vivo expression was performed by the technique "reverse transcription-quantitative PCR" (RT-qPCR). In silico gene expression analysis was possible to identify DREB genes with potential responses to abiotic stresses, corroborating some validated in vivo results. In this analysis, several genes showed differential expression in response to drought among the SGs (I- IV), the tolerant and sensitive clones and the leaf and root. These differentially expressed genes were identified as potential CGs and among them, it was found that most tolerant clones showed increased expression in relation to sensitive in response to drought, with higher expression levels for clones 14 and 73. These highest levels were observed in leaves compared to the roots and SG-I stood at greater number of genes expressed in response to drought. These results suggest that DREB CGs, as Cc05_g06840, Cc02_g03420 e Cc08_g13960, play an important role in the regulatory mechanisms of response to drought in C. canephora Conilon.