Transcriptômica de Jatropha curcas L. em resposta ao estresse salino com desenvolvimento de marcadores moleculares funcionais para uso no melhoramento genético

Abstract

A salinidade do solo é uma das principais restrições de produção para as culturas agrícolas, especialmente em Jatropha curcas (pinhão-manso). Analisar o mecanismo molecular sob estresse salino é fundamental para o desenvolvimento de plantas tolerantes ao estresse. O sistema radicular tem papel importante no enfrentamento da mudança osmótica impactada pela salinidade e poucos estudos de transcriptoma relacionados ao estresse salino em J. curcas foram relatados anteriormente. No entanto, pouco se sabe sobre os genes responsivos a esse estresse em pinhão-manso. O presente trabalho analisou o transcriptoma da raiz de dois acessos de J. curcas afim de identifcar genes associados à tolerância a salinidade utilizando 150 mM NaCl por três horas. Em seguida, gerou-se o conjunto de dados do transcriptoma baseado em RNA-Seq com raízes de J. curcas tratadas com 150mM NaCl por três horas, juntamente com controles não tratados em condição de solo, usando os acessos Jc171 e Jc183. Valores restrigentes de p-value < 0,0001, Log2 FC ≥ 1 or ≤ -1 FDR ≤ 0,005 foram usados como limiares para avaliar a significância da expressão gênica diferencial. Identificamos 145.422 transcritos, desses, 4.646 foram Unigenes diferencialmente expressos (DEGs) no acesso sensível ao sal, Jc171 [2.781 induzidos (UR) e 1.865 reprimidos (DR)] e 57 no acessos tolerante, Jc183 (40 UR e 17 DR). OS DEGs foram categorizados por MapMan em diversos processos metabólicos, inclusive em vias com significativo impacto na resposta salina, incluindo: metabolismo de fitohormônio, metabolismo de carboidrato, metabolismo de aminoácido, metabolismo de lipídeo, metabolismo redox e processo de metabólito secundário. Usamos RT-qPCR para confirmar os padrões de expressão de nove DEGs relacionados ao sal de Jc171 e Jc183. Mudanças na expressão gênica também são causadas por fatores de transcrição (FTs), que são proteínas que regulam a ativação / supressão da expressão gênica, e desempenham papéis cruciais na resposta das plantas ao estresse salino. Neste estudo, um conjunto de 148 DEGs de FTs (78 UR e 70 DR) foram identificados. Entre eles, oito genes TFs (RAP2-3, RAV1, ERF9, DREB1H, ZAT12, PTI5, BZIP4 e MYB) tiveram a resposta confirmada por RT-qPCR. Em conclusão, nossa análise global do transcriptoma identificou genes envolvidos na resposta precoce a salinidade em Jatropha. Os DEGs identificados serão úteis no desenvolvimento de marcadores funcionais para uso do melhoramento genético da espécie.