Respostas transcricionais e estresse-induzidas em genótipos contrastantes de Glycine max (soja) e Vigna unguiculata (feijão-caupi)

Abstract

As plantas evoluíram para sobreviver em ambientes onde muitas vezes são impostas condições adversas, tais como estresses abióticos (temperatura, luz, seca, salinidade, frio), ou bióticos (vírus, bactérias, fungos e nematoides). Para sua sobrevivência, desenvolveram inúmeros mecanismos que permitem a detecção de mudanças ambientais, bem como a indução de respostas específicas às condições estressantes impostas, minimizando as perdas. Existem genes-chave nos mecanismos de adaptação, especialmente os relacionados à desintoxicação, à homeostase e à reprogramação dos padrões de expressão gênica, envolvendo mudanças em nível fisiológico. A identificação de genes-candidatos promissores para o melhoramento de espécies cultivadas com relação aos principais estresses ainda está aquém das necessidades. Assim, a identificação e caracterização de genes relacionados com a resposta vegetal a estresses foi realizada para as culturas da soja e do feijão-caupi, em seus respectivos transcriptomas, por métodos computacionais. Quando estão sob estresse, as plantas podem ativar respostas celulares, incluindo a produção de proteínas antioxidantes, com o intuito de minimizar os danos e evitar a ação tóxica de ROS (Espécies Reativas de Oxigênio) nas células vegetais. Neste contexto, foram identificados 1.273 transcritos em feijão-caupi e 451 transcritos em soja, distribuídos em 15 categorias de genes ROS que desempenham papéis importantes no estresse oxidativo. Estes genes compõem um grupo de enzimas antioxidantes que trabalham em conjunto para manter um nível de estado estacionário intracelular, promovendo o crescimento da planta, desenvolvimento, ciclo celular, a sinalização hormonal, reforçando respostas aos estressores ambientais abióticos e bióticos, semelhante ao observado em outras espécies de plantas. Além das ROS fatores de transcrição (FTs) representam um papel crucial, como os principais reguladores da tolerância vegetal ao estresse. Nesse contexto, foi realizada uma identificação das famílias de FTs, presentes no transcriptoma de duas variedades contrastantes de feijão-caupi (sensível e tolerante a seca). Foram identificados 4.822 transcritos, classificados em 64 famílias, com expressão diferencial nos diferentes tempos de exposição ao estresse e cultivares, exibindo indução da expressão em condições de estresse. As interações entre as famílias gênicas reguladoras e os genes regulados permitiram a criação de modelos computacionais para a compreensão da arquitetura e funcionamento da rede de regulação gênica vegetal frente ao estresse, permitindo a identificação eficiente de candidatos para o melhoramento vegetal e fins biotecnológicos.