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metadata.dc.type: doctoralThesis
Title: Análise do perfil transcriptômico, validação de genes de referência e expressão gênica diferencial de porta-enxertos de Prunus spp. submetidos ao estresse por alagamento do solo
Other Titles: Transcriptomic profile analysis, validation of reference genes and differential gene expression of Prunus spp. under stress by soil flooding
Authors: Klumb, Elsa Kuhn
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Braga, Eugenia Jacira Bolacel
metadata.dc.contributor.advisor-co2: Benitez, Letícia Carvalho
metadata.dc.description.resumo: O estado do Rio Grande do Sul é o detentor da maior produção de pêssegos do Brasil, entretanto ainda possui valores baixos de produtividade, quando comparado com outros estados. Um dos problemas associados a isto é a ocorrência de solos com problemas de drenagem, principalmente na região de Pelotas, que dependendo do período do ano, podem sofrer situações de alagamento, prejudicando potencialmente o desenvolvimento e a produtividade da cultura. Em situações de alagamento do solo, o oxigênio se torna insuficiente para raízes, prejudicando o processo de respiração e podendo levar as células a uma crise energética. Somado a isso, é sabido que as mudanças climáticas vêm alterando o clima global, sendo esperado que tais alterações aumentem a frequência e a gravidade dos eventos de inundação em muitas regiões agriculturáveis do planeta. Para que estudos possam auxiliar na seleção de genótipos tolerantes ao alagamento, é de fundamental importância entender as alterações fisiológicas e moleculares das plantas em situações de privação de oxigênio. Desta forma, no presente trabalho foram conduzidos três estudos, os quais tiveram como objetivo a caracterização de respostas dos parâmetros de trocas gasosas e moleculares em cinco porta-enxertos de Prunus spp. submetidos ao alagamento do solo. No primeiro estudo objetivou-se obter o perfil transcriptômico em folhas dos porta-enxertos de pessegueiro ‘Capdeboscq’ e da ameixeira ‘Julior’ submetidos ao alagamento por 48 horas, através do uso da técnica de RNA-Seq. Desta análise, foram identificados 3.011 genes diferencialmente expressos (DEGs) para ‘Capdeboscq’ (sensível), onde 1.566 foram up-regulated e 1.445 down-regulated, e 251 DEGs para ‘Julior’ (tolerante ao estresse), sendo 125 up-regulated e 126 downregulated. Embora tenha ativado vias de sinalização, ‘Capdeboscq’ teve a fotossíntese como o processo mais afetado em nível fisiológico e molecular apresentando maior número de termos GOs (Gene Ontology) enriquecidos down-regulated. ‘Julior’ foi mais eficiente ao conseguir acionar respostas de defesa, as quais incluíram a ativação de vias de biossíntese de flavonoides, segundo a análise funcional de vias metabólicas do KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) e termos GOs. A família de fatores de transcrição LSD parece ser um ponto-chave na elucidação dos mecanismos de defesa frente ao estresse, dentre as famílias identificadas neste estudo. A rede de interação proteína-proteína de ‘Capdeboscq’ apresentou altos graus de interação e indicam a grande probabilidade de alguns nós identificados serem hubs. No segundo estudo, foram testados oito genes candidatos à referência quanto a estabilidade de expressão para estudos de RT-qPCR em folhas e raízes de quatro porta-enxertos de Prunus spp. submetidos ao alagamento do solo por 0, 6, 12, 24, 48, 72, 120 e 192h. No geral, para as cultivares de pessegueiro estudadas (Capdeboscq e NR0170401) CYP2 e RPII foram os genes que apresentaram maior estabilidade, enquanto que para as ameixeiras ‘Marianna 2624’ e ‘Mirabolano 29-C), RPL13 e RPII foram os mais estáveis, indicando a sua utilização como genes normalizadores. Realizou-se a validação de expressão em LDH1 e ADH1 e estes confirmaram a importância estudos para seleção de genes de referência para atingir os resultados adequados. No terceiro estudo, foram avaliados parâmetros fisiológicos e expressão de nove genes envolvidos nos metabolismos glicolítico, fermentativo e de síntese de etileno em ‘NR0170401’, ‘Marianna 2624 e ‘Mirabolano 29-C’ nas mesmas condições experimentais do segundo estudo. Os três porta-enxertos avaliados ativaram o metabolismo fermentativo já nas seis horas iniciais de experimento, sendo que os tecidos radiculares são mais afetados em comparação com folhas. ‘Marianna 2426’ aparenta ter um sistema de resposta gênico mais eficiente em comparação com as demais cultivares estudadas em condições de privação de oxigênio.
Abstract: The State of Rio Grande do Sul is the largest producer of peaches from Brazil. However, it still has low values of productivity when compared to other States. One of the problems associated to it this is the occurrence of drainage soils problems, mainly in Pelotas and its surroundings, which depending on the time of year, it may suffer flooding situations, potentially hampering the development and productivity such culture. In soil flooding situations, oxygen becomes insufficient for roots, damaging the process of cellular respiration and may lead the cells to an energy crisis. In addition, global climate change is affecting the climate, and such changes are expected to increase the frequency and severity of flood events in many of the agricultural regions. For studies to assist in the selection of flood tolerant genotypes, it is essential to understand the physiological and molecular changes of the plants in situations of oxygen deprivation. Thus, in the present work three studies were conducted, which had as aim the characterization of physiological and molecular responses in five Prunus spp. rootstocks under soil flooding. The first study aimed to obtain the transcriptomic profile on leaves of 'Capdeboscq' peach and 'Julior' plum submitted to flooding for 48 hours using the RNA-Seq technique. From this analysis, 3,011 differentially expressed genes (DEGs) were identified for 'Capdeboscq' (sensitive), which 1,566 were up-regulated and 1,445 down-regulated, and 251 DEGs for 'Julior' (stress tolerant), 125 being up-regulated and 126 down-regulated. 'Capdeboscq' activated signaling pathways, but photosynthesis was the most affected process at physiological and molecular level presenting a higher number of down-regulated enriched Gene Ontology (GO) terms. 'Julior' was more efficient in triggering defense responses, which included the activation of flavonoid biosynthesis pathways, according to KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) metabolic pathways and GOs terms. The LSD transcription factors family seems to be a key point in elucidating the defense mechanisms against stress among the families identified in this study. The protein-protein interaction network of 'Capdeboscq' showed high degrees of interaction and indicate the high probability of some identified nodes being hubs. In the second study, eight candidate genes for expression stability were studied for RT-qPCR studies on leaves and roots of four Prunus spp. submitted to soil flooding by 0, 6, 12, 24, 48, 72, 120 and 192h. In general, for the studied peach cultivars (Capdeboscq and NR0170401), CYP2 and RPII were the most stable genes, whereas for plums 'Marianna 2624' and 'Mirabolano 29-C', RPL13 and RPII were the most stable, indicating their use as reference genes. Expression validation was performed on LDH1 and ADH1 genes and these have confirmed the importance of studies for selection of reference genes to achieve the appropriate results. In the third study, physiological parameters and expression of nine genes involved in glycolytic, fermentative, and ethylene synthesis pathways in 'NR0170401', 'Marianna 2624' and 'Mirabolano 29-C' were evaluated in the same experimental conditions of the second study. The three evaluated rootstocks activated the fermentative metabolism in the first six hours of the experiment, and the root tissues were more affected compared to leaves. 'Marianna 2426' appears to have a more efficient gene response system compared to the other cultivars studied under oxygen deprivation conditions.
Keywords: Fisiologia Vegetal
RNA-Seq
RT-qPCR
Hipóxia
Pessegueiro
Ameixeira
Peach
Plum
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BOTANICA::FISIOLOGIA VEGETAL
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Pelotas
metadata.dc.publisher.initials: UFPel
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Biologia
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Fisiologia Vegetal
Citation: KLUMB, Elsa Kuhn. Análise do perfil transcriptômico, validação de genes de referência e expressão gênica diferencial de porta-enxertos de Prunus spp. submetidos ao estresse por alagamento do solo. 2019. 144f. Tese (Doutorado em Fisiologia Vegetal) – Programa de Pós-Graduação em Fisiologia Vegetal. Universidade Federal de Pelotas. Pelotas, Pelotas, 2019.
metadata.dc.rights: OpenAccess
URI: http://guaiaca.ufpel.edu.br:8080/handle/prefix/4296
Issue Date: 11-Mar-2019
Appears in Collections:Pós-Graduação em Fisiologia vegetal: Dissertações e Teses

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