Submitted by FERNANDA DA SILVA VON PORSTER (fdsvporster@univates.br) on 2015-06-22T19:07:56Z No. of bitstreams: 3 license_text: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) 2015GiseliBuffon.pdf: 4725052 bytes, checksum: c3af085ec8f1b2cd556aeb84b1e48fe9 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Lisboa Monteiro (monteiro@univates.br) on 2015-06-25T20:14:45Z (GMT) No. of bitstreams: 3 license_text: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) 2015GiseliBuffon.pdf: 4725052 bytes, checksum: c3af085ec8f1b2cd556aeb84b1e48fe9 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-25T20:14:45Z (GMT). No. of bitstreams: 3 license_text: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) 2015GiseliBuffon.pdf: 4725052 bytes, checksum: c3af085ec8f1b2cd556aeb84b1e48fe9 (MD5) / O arroz está entre os cultivos de maior importância, tanto no ponto de vista de consumo, quanto de geração de renda. O Brasil possui um papel de destaque na produção mundial de arroz, sendo o nono maior produtor mundial. Dentre as pragas que infestam a cultura de arroz, destaca-se o ácaro fitófago Schizotetranychus oryzae. Recentemente, este ácaro foi observado em lavouras de arroz do RS causando danos visíveis nas folhas e podendo acarretar danos econômicos. Para que isso não ocorra, as plantas precisam criar tolerância a esse estresse, o que está relacionado com a expressão coordenada de respostas de defesas após a infestação. Este trabalho teve como objetivo identificar proteínas diferencialmente expressas (PDE’s) em folhas de arroz após infestação do ácaro fitófago S. oryzae. Plantas de arroz foram crescidas em casas de vegetação e infestadas com os ácaros. As amostras foram submetidas à extração de proteínas e analisadas através da técnica de MudPIT (Multidimensional Protein Identification Technology). Foram identificadas 925 PDE’s. Aumentando a estringência, foram selecionadas 109 proteínas com no mínimo 10 contagens espectrais. Foi visto que o aparato fotossintético é drasticamente afetado pela presença do ácaro, principalmente o fotossistema II. Outras proteínas diferencialmente expressas evidenciam que as plantas de arroz alteram diversas rotas metabólicas, tentando resistir à infestação dos ácaros, como resposta a estresse oxidativo, síntese de ácido jasmônico, metabolismo de aminoácidos, carboidratos e lipídios, modificação e degradação proteica e fosfatases, o que leva à modulação de várias respostas celulares. O entendimento dos mecanismos moleculares envolvidos na interação do ácaro com a planta, através de técnicas de análise de expressão em nível proteico, pode contribuir para acelerar os processos de melhoramento da espécie cultivada. Nossos dados revelam várias proteínas promissoras para inúmeras abordagens biotecnológicas que buscam, futuramente, a tolerância do arroz ao ácaro S. oryzae e também a outros herbívoros. / Rice is one of the most important crops on both the point of view of consumption, as income generation. Brazil has a leading role in world production of rice, being the ninth largest producer world. Among the pests that infest rice culture, highlights the phytophagous mite Schizotetranychus oryzae. Recently, this mite was observed in the RS rice fields causing visible damage to the leaves and economic damage. To avoid this, plants need to create tolerance to stress, which is related to the coordinated expression of defense responses after infestation. This study aimed to identify differentially expressed proteins (DEP's) in rice leaves after infestation of phytophagous mite S. oryzae. Rice plants were grown in greenhouses and infested with mites. Samples were subjected to protein extraction and analyzed by MudPIT technique (Multidimensional Protein Identification Technology). We identified 925 DEP's. Increasing the stringency, we identified 109 proteins with at least 10 spectral counts. It was seen that photosynthetic apparatus is dramatically affected by the mite presence, especially photosystem II. Other DEP´s demonstrate that rice plants modify several metabolic pathways, trying to resist to the mite infestation, including response to oxidative stress, jasmonic acid synthesis, amino acid, lipid and carbohydrate metabolisms, protein degradation and modification, and phosphatases, which lead to modulation of various cellular responses. Understanding the molecular mechanisms involved in the interaction between rice plants and mite by expression analysis in protein levels can contribute to accelerate the improvement process of crop species. Our data revealed several promising proteins for numerous biotechnological approaches that seek the rice tolerance to the mite S. oryzae and also to other herbivores.

Seca e ferrugem asiática da soja (FAS) são dois dentre os principais estresses abióticos e bióticos que afetam negativamente a produtividade da soja (Glycine max L. Merrill) no mundo inteiro. A base genética da tolerância à seca e da resistência à FAS não são bem conhecidas e esclarecer como ocorre a resposta a estes estresses em soja é ainda um desafio. Atualmente, sabe-se que as plantas adaptam-se a estes estresses por meio da regulação da expressão gênica em nível transcricional e pós-transcricional. Na via da regulação pós-transcricional, microRNAs (miRNAs) têm sido apontados como importantes reguladores em várias plantas sob estresse biótico e abiótico. Entretanto, em soja, não havia sido relatado qualquer miRNA responsivo a estas condições. Neste contexto, nosso objetivo foi identificar novos miRNAs em soja e, também, caracterizar o padrão de expressão de alguns destes miRNAs durante ambos os estresses, além de buscar detectar genes alvos para estes miRNAs. Deste modo, esta tese foi dividida em capítulos, os quais apresentam os diferentes trabalhos desenvolvidos durante o doutorado. No capítulo III estão relatados os resultados da primeira investigação sobre a adequação de miRNAs como genes normalizadores em plantas. A estabilidade da expressão dos miRNAs foi investigada em diferentes tecidos e genótipos de soja, bem como entre estresses biótico e abiótico. Ao final deste trabalho, foram mostradas evidências de que a estabilidade da expressão de miRNAs pode ser maior que a de genes codificadores de proteínas em análises de RT-qPCR. No capítulo IV está descrita a descoberta de novos miRNAs a partir de bibliotecas de deficiência hídrica e FAS em soja, pelo emprego de sequenciamento de alto desempenho (Solexa). Neste estudo, foram detectados 256 miRNAs. Análises de RT-qPCR foram realizadas para alguns dos novos miRNAs, observando-se alguns miRNAs diferencialmente expressos, indicando evidência molecular para um possível envolvimento de miRNAs em processos responsivos à deficiência hídrica e FAS. Para um dos miRNAs detectado, um novo alvo foi validado, correspondendo a um gene codificador de ascorbato oxidase e possivelmente relacionado com a infecção pelo fungo da ferrugem asiática em genótipo suscetível, dados estes apresentados no capítulo V. Esta tese contribui para o aumento de informações sobre miRNAs de plantas, bem como para o entendimento da regulação gênica em soja sob estresses de deficiência hídrica e FAS. / Drought and Asian Soybean Rust (ASR) are the major abiotic and biotic stresses that negatively affect soybean (Glycine max L. Merrill) productivity around the world. The genetic basis of drought tolerance and ASR resistance are not well understood, and clarification on how the response to these stresses occur in soybean is still a challenge. Currently, it is known that adaptation is achieved through the regulation of gene expression at the transcriptional and post-transcriptional levels. In the way of post-transcriptional regulation, microRNAs (miRNAs) have been found to act as key regulator factors in many other plants under biotic and abiotic stresses. However, in soybean there was no report of miRNAs responsive to these conditions. In this context, our goal was to identify new miRNAs in soybean, characterize some of the miRNA expression patterns during both stresses, and try to detect target genes for the miRNAs. In this way, this thesis was divided in chapters which present the different works that were developed during the PhD period. In chapter three, the suitability of miRNAs as housekeeping genes in plants was investigated. MiRNA expression stability was analysed in different soybean tissues and genotypes as well as after abiotic or biotic stress treatments. It was shown that miRNA expression stability can be higher than the expression stability of protein-coding genes by RT-qPCR analysis. In chapter four, new miRNAs were discovered from Solexa deep sequencing of soybeans submitted to water deficit and rust infection. From these analyses 256 miRNAs were detected. RT-qPCRs were performed for some of the new miRNAs and the identification of differentially expressed miRNAs was observed, provinding molecular evidence for the possible involvement of miRNAs in the process of water deficit- and rust-stress responses. For one of the new miRNAs detected by Solexa sequencing, a new target was validated, which is a gene encoding ascorbate oxidase and that seems to be related with soybean rust infection in the genotype susceptible to the fungus (results were presented in chapter five). The present thesis contributes to improve the information about miRNAs in plantas, as well as to the understanding of soybean gene regulation under water deficit and ASR stresses.

A transformação genética é uma ferramenta importante para o estudo funcional de genes e obtenção de plantas com novas características agronômicas. A introdução de genes pela engenharia genética requer, para sua expressão otimizada, além de genes de interesse, a utilização de seqüências reguladoras da transcrição (promotores) eficazes. A obtenção de sequências promotoras raiz-específicas seria de grande valia para trabalhos de transformação genética de soja com vista à obtenção de resistência a nematóides e fungos, uma vez que permitiria o direcionamento da expressão de proteínas capazes de combater estes patógenos e outras pragas apenas nos órgãos-alvo do ataque, ou seja, raízes. O presente trabalho relata a caracterização inicial de quatro promotores de soja potencialmente raiz-específicos - GmAQP, GmAS2, GmEXT e GmRB7. A obtenção de raízes transformadas por Agrobacterium rhizogenes é uma ferramenta bastante útil para testar promotores e novos genes de interesse. Para a implementação do método de transformação mediada por A. rhizogenes em nosso laboratório, foram necessárias algumas etapas fundamentais, como a escolha de cultivares mais propícias para a transformação. Neste trabalho, foi identificada a cultivar MG/BR 46 Conquista como a que apresenta maior eficiência de transformação e menor tempo para a produção de raízes transgênicas, dois parâmetros fundamentais para tornar a técnica mais eficiente. A metodologia simples, pouco laboriosa e de rápida obtenção de resultados é essencial para atender as demandas da genômica funcional. O método já está bem estabelecido no laboratório e, além da aplicação na análise de promotores, vem sendo utilizado para testar novos genes candidatos para a transformação da soja e para a localização subcelular de proteínas codificadas pelos genes em estudo. Diversos fatores limitam a maior produtividade da soja, sendo as doenças os mais importantes e difíceis de controlar. Entre os fatores abióticos, a falta de água é responsável pela diminuição da produtividade agrícola, além de restringir as latitudes e os solos onde espécies comercialmente importantes podem ser cultivadas. Com o objetivo de aumentar a resistência a estresses abióticos e bióticos foi introduzido em soja o gene SnOLP, que codifica uma osmotina de Solanum nigrum. Foram obtidas três linhagens transgênicas, todas com uma única cópia do transgene. As análises de gerações segregantes confirmaram a integração estável do transgene. A linhagem B1, proveniente da transformação da cultivar Bragg, apresenta melhores resultados, tanto na resposta a estresses bióticos (fungos) quanto abióticos (seca). Os resultados obtidos no presente estudo mostram que existe potencial para a aplicação do gene SnOLP em estratégias de melhoramento da soja. / Genetic transformation is an important tool for functional studies of genes and generation of plants with new traits. The introduction of genes by genetic engineering requires for its optimal expression, effective transcription regulatory sequences (promoters). Root-specific promoter sequences would be valuable for studies on soybean genetic transformation to obtain nematode and fungal resistance, since they allow the expression of the interest protein in organs usually attacked by diseases - the roots. This thesis reports the initial characterization of four putative root-specific soybean promoters - GmAQP, GmAS2, GmEXT and GmRB7. Transgenic roots transformed by Agrobacterium rhizogenes are useful tool for screening of new promoters and genes of interest. To implement the transformation method mediated by A. rhizogenes in our lab, it was necessary some previous key steps, such as the choice of cultivars more susceptible to the bacteriam infection. MG/BR 46 Conquista cultivar was found to be the most susceptible and can be recommended for A. rhizogenes-mediated transformation experiments. The methodology is simple and fast, essential characteristics to meet the demands of functional genomics. The method is well established in the laboratory and, in addition to analysis of promoters, it has been used to test new genes for soybean transformation and subcellular localization of proteins encoded by the genes under study. Among the many factors that limit soybean yield, diseases are among the most important and difficult to control. Furthermore, the water deficit constrains agricultural productivity, restricting the latitudes and soils where commercially important species can be cultivated. Aiming to obtain increased resistance to abiotic and biotic stresses the osmotin encoding gene (SnOLP) from Solanum nigrum was introduced into soybean cultivars. Three transgenic lines with one transgene copy were obtained. The segregation analysis confirmed the stable integration of SnOLP. In vitro bioassays indicate that B1 transgenic line, derived from Bragg cultivar, was more resistant against economically important pathogenic fungi as well as more tolerant to drought. The results of this study show potential application of SnOLP in strategies for soybean breeding.

A transformação genética é uma ferramenta importante para o estudo funcional de genes e obtenção de plantas com novas características agronômicas. A introdução de genes pela engenharia genética requer, para sua expressão otimizada, além de genes de interesse, a utilização de seqüências reguladoras da transcrição (promotores) eficazes. A obtenção de sequências promotoras raiz-específicas seria de grande valia para trabalhos de transformação genética de soja com vista à obtenção de resistência a nematóides e fungos, uma vez que permitiria o direcionamento da expressão de proteínas capazes de combater estes patógenos e outras pragas apenas nos órgãos-alvo do ataque, ou seja, raízes. O presente trabalho relata a caracterização inicial de quatro promotores de soja potencialmente raiz-específicos - GmAQP, GmAS2, GmEXT e GmRB7. A obtenção de raízes transformadas por Agrobacterium rhizogenes é uma ferramenta bastante útil para testar promotores e novos genes de interesse. Para a implementação do método de transformação mediada por A. rhizogenes em nosso laboratório, foram necessárias algumas etapas fundamentais, como a escolha de cultivares mais propícias para a transformação. Neste trabalho, foi identificada a cultivar MG/BR 46 Conquista como a que apresenta maior eficiência de transformação e menor tempo para a produção de raízes transgênicas, dois parâmetros fundamentais para tornar a técnica mais eficiente. A metodologia simples, pouco laboriosa e de rápida obtenção de resultados é essencial para atender as demandas da genômica funcional. O método já está bem estabelecido no laboratório e, além da aplicação na análise de promotores, vem sendo utilizado para testar novos genes candidatos para a transformação da soja e para a localização subcelular de proteínas codificadas pelos genes em estudo. Diversos fatores limitam a maior produtividade da soja, sendo as doenças os mais importantes e difíceis de controlar. Entre os fatores abióticos, a falta de água é responsável pela diminuição da produtividade agrícola, além de restringir as latitudes e os solos onde espécies comercialmente importantes podem ser cultivadas. Com o objetivo de aumentar a resistência a estresses abióticos e bióticos foi introduzido em soja o gene SnOLP, que codifica uma osmotina de Solanum nigrum. Foram obtidas três linhagens transgênicas, todas com uma única cópia do transgene. As análises de gerações segregantes confirmaram a integração estável do transgene. A linhagem B1, proveniente da transformação da cultivar Bragg, apresenta melhores resultados, tanto na resposta a estresses bióticos (fungos) quanto abióticos (seca). Os resultados obtidos no presente estudo mostram que existe potencial para a aplicação do gene SnOLP em estratégias de melhoramento da soja. / Genetic transformation is an important tool for functional studies of genes and generation of plants with new traits. The introduction of genes by genetic engineering requires for its optimal expression, effective transcription regulatory sequences (promoters). Root-specific promoter sequences would be valuable for studies on soybean genetic transformation to obtain nematode and fungal resistance, since they allow the expression of the interest protein in organs usually attacked by diseases - the roots. This thesis reports the initial characterization of four putative root-specific soybean promoters - GmAQP, GmAS2, GmEXT and GmRB7. Transgenic roots transformed by Agrobacterium rhizogenes are useful tool for screening of new promoters and genes of interest. To implement the transformation method mediated by A. rhizogenes in our lab, it was necessary some previous key steps, such as the choice of cultivars more susceptible to the bacteriam infection. MG/BR 46 Conquista cultivar was found to be the most susceptible and can be recommended for A. rhizogenes-mediated transformation experiments. The methodology is simple and fast, essential characteristics to meet the demands of functional genomics. The method is well established in the laboratory and, in addition to analysis of promoters, it has been used to test new genes for soybean transformation and subcellular localization of proteins encoded by the genes under study. Among the many factors that limit soybean yield, diseases are among the most important and difficult to control. Furthermore, the water deficit constrains agricultural productivity, restricting the latitudes and soils where commercially important species can be cultivated. Aiming to obtain increased resistance to abiotic and biotic stresses the osmotin encoding gene (SnOLP) from Solanum nigrum was introduced into soybean cultivars. Three transgenic lines with one transgene copy were obtained. The segregation analysis confirmed the stable integration of SnOLP. In vitro bioassays indicate that B1 transgenic line, derived from Bragg cultivar, was more resistant against economically important pathogenic fungi as well as more tolerant to drought. The results of this study show potential application of SnOLP in strategies for soybean breeding.

Seca e ferrugem asiática da soja (FAS) são dois dentre os principais estresses abióticos e bióticos que afetam negativamente a produtividade da soja (Glycine max L. Merrill) no mundo inteiro. A base genética da tolerância à seca e da resistência à FAS não são bem conhecidas e esclarecer como ocorre a resposta a estes estresses em soja é ainda um desafio. Atualmente, sabe-se que as plantas adaptam-se a estes estresses por meio da regulação da expressão gênica em nível transcricional e pós-transcricional. Na via da regulação pós-transcricional, microRNAs (miRNAs) têm sido apontados como importantes reguladores em várias plantas sob estresse biótico e abiótico. Entretanto, em soja, não havia sido relatado qualquer miRNA responsivo a estas condições. Neste contexto, nosso objetivo foi identificar novos miRNAs em soja e, também, caracterizar o padrão de expressão de alguns destes miRNAs durante ambos os estresses, além de buscar detectar genes alvos para estes miRNAs. Deste modo, esta tese foi dividida em capítulos, os quais apresentam os diferentes trabalhos desenvolvidos durante o doutorado. No capítulo III estão relatados os resultados da primeira investigação sobre a adequação de miRNAs como genes normalizadores em plantas. A estabilidade da expressão dos miRNAs foi investigada em diferentes tecidos e genótipos de soja, bem como entre estresses biótico e abiótico. Ao final deste trabalho, foram mostradas evidências de que a estabilidade da expressão de miRNAs pode ser maior que a de genes codificadores de proteínas em análises de RT-qPCR. No capítulo IV está descrita a descoberta de novos miRNAs a partir de bibliotecas de deficiência hídrica e FAS em soja, pelo emprego de sequenciamento de alto desempenho (Solexa). Neste estudo, foram detectados 256 miRNAs. Análises de RT-qPCR foram realizadas para alguns dos novos miRNAs, observando-se alguns miRNAs diferencialmente expressos, indicando evidência molecular para um possível envolvimento de miRNAs em processos responsivos à deficiência hídrica e FAS. Para um dos miRNAs detectado, um novo alvo foi validado, correspondendo a um gene codificador de ascorbato oxidase e possivelmente relacionado com a infecção pelo fungo da ferrugem asiática em genótipo suscetível, dados estes apresentados no capítulo V. Esta tese contribui para o aumento de informações sobre miRNAs de plantas, bem como para o entendimento da regulação gênica em soja sob estresses de deficiência hídrica e FAS. / Drought and Asian Soybean Rust (ASR) are the major abiotic and biotic stresses that negatively affect soybean (Glycine max L. Merrill) productivity around the world. The genetic basis of drought tolerance and ASR resistance are not well understood, and clarification on how the response to these stresses occur in soybean is still a challenge. Currently, it is known that adaptation is achieved through the regulation of gene expression at the transcriptional and post-transcriptional levels. In the way of post-transcriptional regulation, microRNAs (miRNAs) have been found to act as key regulator factors in many other plants under biotic and abiotic stresses. However, in soybean there was no report of miRNAs responsive to these conditions. In this context, our goal was to identify new miRNAs in soybean, characterize some of the miRNA expression patterns during both stresses, and try to detect target genes for the miRNAs. In this way, this thesis was divided in chapters which present the different works that were developed during the PhD period. In chapter three, the suitability of miRNAs as housekeeping genes in plants was investigated. MiRNA expression stability was analysed in different soybean tissues and genotypes as well as after abiotic or biotic stress treatments. It was shown that miRNA expression stability can be higher than the expression stability of protein-coding genes by RT-qPCR analysis. In chapter four, new miRNAs were discovered from Solexa deep sequencing of soybeans submitted to water deficit and rust infection. From these analyses 256 miRNAs were detected. RT-qPCRs were performed for some of the new miRNAs and the identification of differentially expressed miRNAs was observed, provinding molecular evidence for the possible involvement of miRNAs in the process of water deficit- and rust-stress responses. For one of the new miRNAs detected by Solexa sequencing, a new target was validated, which is a gene encoding ascorbate oxidase and that seems to be related with soybean rust infection in the genotype susceptible to the fungus (results were presented in chapter five). The present thesis contributes to improve the information about miRNAs in plantas, as well as to the understanding of soybean gene regulation under water deficit and ASR stresses.

Seca e ferrugem asiática da soja (FAS) são dois dentre os principais estresses abióticos e bióticos que afetam negativamente a produtividade da soja (Glycine max L. Merrill) no mundo inteiro. A base genética da tolerância à seca e da resistência à FAS não são bem conhecidas e esclarecer como ocorre a resposta a estes estresses em soja é ainda um desafio. Atualmente, sabe-se que as plantas adaptam-se a estes estresses por meio da regulação da expressão gênica em nível transcricional e pós-transcricional. Na via da regulação pós-transcricional, microRNAs (miRNAs) têm sido apontados como importantes reguladores em várias plantas sob estresse biótico e abiótico. Entretanto, em soja, não havia sido relatado qualquer miRNA responsivo a estas condições. Neste contexto, nosso objetivo foi identificar novos miRNAs em soja e, também, caracterizar o padrão de expressão de alguns destes miRNAs durante ambos os estresses, além de buscar detectar genes alvos para estes miRNAs. Deste modo, esta tese foi dividida em capítulos, os quais apresentam os diferentes trabalhos desenvolvidos durante o doutorado. No capítulo III estão relatados os resultados da primeira investigação sobre a adequação de miRNAs como genes normalizadores em plantas. A estabilidade da expressão dos miRNAs foi investigada em diferentes tecidos e genótipos de soja, bem como entre estresses biótico e abiótico. Ao final deste trabalho, foram mostradas evidências de que a estabilidade da expressão de miRNAs pode ser maior que a de genes codificadores de proteínas em análises de RT-qPCR. No capítulo IV está descrita a descoberta de novos miRNAs a partir de bibliotecas de deficiência hídrica e FAS em soja, pelo emprego de sequenciamento de alto desempenho (Solexa). Neste estudo, foram detectados 256 miRNAs. Análises de RT-qPCR foram realizadas para alguns dos novos miRNAs, observando-se alguns miRNAs diferencialmente expressos, indicando evidência molecular para um possível envolvimento de miRNAs em processos responsivos à deficiência hídrica e FAS. Para um dos miRNAs detectado, um novo alvo foi validado, correspondendo a um gene codificador de ascorbato oxidase e possivelmente relacionado com a infecção pelo fungo da ferrugem asiática em genótipo suscetível, dados estes apresentados no capítulo V. Esta tese contribui para o aumento de informações sobre miRNAs de plantas, bem como para o entendimento da regulação gênica em soja sob estresses de deficiência hídrica e FAS. / Drought and Asian Soybean Rust (ASR) are the major abiotic and biotic stresses that negatively affect soybean (Glycine max L. Merrill) productivity around the world. The genetic basis of drought tolerance and ASR resistance are not well understood, and clarification on how the response to these stresses occur in soybean is still a challenge. Currently, it is known that adaptation is achieved through the regulation of gene expression at the transcriptional and post-transcriptional levels. In the way of post-transcriptional regulation, microRNAs (miRNAs) have been found to act as key regulator factors in many other plants under biotic and abiotic stresses. However, in soybean there was no report of miRNAs responsive to these conditions. In this context, our goal was to identify new miRNAs in soybean, characterize some of the miRNA expression patterns during both stresses, and try to detect target genes for the miRNAs. In this way, this thesis was divided in chapters which present the different works that were developed during the PhD period. In chapter three, the suitability of miRNAs as housekeeping genes in plants was investigated. MiRNA expression stability was analysed in different soybean tissues and genotypes as well as after abiotic or biotic stress treatments. It was shown that miRNA expression stability can be higher than the expression stability of protein-coding genes by RT-qPCR analysis. In chapter four, new miRNAs were discovered from Solexa deep sequencing of soybeans submitted to water deficit and rust infection. From these analyses 256 miRNAs were detected. RT-qPCRs were performed for some of the new miRNAs and the identification of differentially expressed miRNAs was observed, provinding molecular evidence for the possible involvement of miRNAs in the process of water deficit- and rust-stress responses. For one of the new miRNAs detected by Solexa sequencing, a new target was validated, which is a gene encoding ascorbate oxidase and that seems to be related with soybean rust infection in the genotype susceptible to the fungus (results were presented in chapter five). The present thesis contributes to improve the information about miRNAs in plantas, as well as to the understanding of soybean gene regulation under water deficit and ASR stresses.

A transformação genética é uma ferramenta importante para o estudo funcional de genes e obtenção de plantas com novas características agronômicas. A introdução de genes pela engenharia genética requer, para sua expressão otimizada, além de genes de interesse, a utilização de seqüências reguladoras da transcrição (promotores) eficazes. A obtenção de sequências promotoras raiz-específicas seria de grande valia para trabalhos de transformação genética de soja com vista à obtenção de resistência a nematóides e fungos, uma vez que permitiria o direcionamento da expressão de proteínas capazes de combater estes patógenos e outras pragas apenas nos órgãos-alvo do ataque, ou seja, raízes. O presente trabalho relata a caracterização inicial de quatro promotores de soja potencialmente raiz-específicos - GmAQP, GmAS2, GmEXT e GmRB7. A obtenção de raízes transformadas por Agrobacterium rhizogenes é uma ferramenta bastante útil para testar promotores e novos genes de interesse. Para a implementação do método de transformação mediada por A. rhizogenes em nosso laboratório, foram necessárias algumas etapas fundamentais, como a escolha de cultivares mais propícias para a transformação. Neste trabalho, foi identificada a cultivar MG/BR 46 Conquista como a que apresenta maior eficiência de transformação e menor tempo para a produção de raízes transgênicas, dois parâmetros fundamentais para tornar a técnica mais eficiente. A metodologia simples, pouco laboriosa e de rápida obtenção de resultados é essencial para atender as demandas da genômica funcional. O método já está bem estabelecido no laboratório e, além da aplicação na análise de promotores, vem sendo utilizado para testar novos genes candidatos para a transformação da soja e para a localização subcelular de proteínas codificadas pelos genes em estudo. Diversos fatores limitam a maior produtividade da soja, sendo as doenças os mais importantes e difíceis de controlar. Entre os fatores abióticos, a falta de água é responsável pela diminuição da produtividade agrícola, além de restringir as latitudes e os solos onde espécies comercialmente importantes podem ser cultivadas. Com o objetivo de aumentar a resistência a estresses abióticos e bióticos foi introduzido em soja o gene SnOLP, que codifica uma osmotina de Solanum nigrum. Foram obtidas três linhagens transgênicas, todas com uma única cópia do transgene. As análises de gerações segregantes confirmaram a integração estável do transgene. A linhagem B1, proveniente da transformação da cultivar Bragg, apresenta melhores resultados, tanto na resposta a estresses bióticos (fungos) quanto abióticos (seca). Os resultados obtidos no presente estudo mostram que existe potencial para a aplicação do gene SnOLP em estratégias de melhoramento da soja. / Genetic transformation is an important tool for functional studies of genes and generation of plants with new traits. The introduction of genes by genetic engineering requires for its optimal expression, effective transcription regulatory sequences (promoters). Root-specific promoter sequences would be valuable for studies on soybean genetic transformation to obtain nematode and fungal resistance, since they allow the expression of the interest protein in organs usually attacked by diseases - the roots. This thesis reports the initial characterization of four putative root-specific soybean promoters - GmAQP, GmAS2, GmEXT and GmRB7. Transgenic roots transformed by Agrobacterium rhizogenes are useful tool for screening of new promoters and genes of interest. To implement the transformation method mediated by A. rhizogenes in our lab, it was necessary some previous key steps, such as the choice of cultivars more susceptible to the bacteriam infection. MG/BR 46 Conquista cultivar was found to be the most susceptible and can be recommended for A. rhizogenes-mediated transformation experiments. The methodology is simple and fast, essential characteristics to meet the demands of functional genomics. The method is well established in the laboratory and, in addition to analysis of promoters, it has been used to test new genes for soybean transformation and subcellular localization of proteins encoded by the genes under study. Among the many factors that limit soybean yield, diseases are among the most important and difficult to control. Furthermore, the water deficit constrains agricultural productivity, restricting the latitudes and soils where commercially important species can be cultivated. Aiming to obtain increased resistance to abiotic and biotic stresses the osmotin encoding gene (SnOLP) from Solanum nigrum was introduced into soybean cultivars. Three transgenic lines with one transgene copy were obtained. The segregation analysis confirmed the stable integration of SnOLP. In vitro bioassays indicate that B1 transgenic line, derived from Bragg cultivar, was more resistant against economically important pathogenic fungi as well as more tolerant to drought. The results of this study show potential application of SnOLP in strategies for soybean breeding.

Submitted by Chaylane Marques (chaylane.marques@ufpe.br) on 2015-03-10T18:42:07Z No. of bitstreams: 2 Dissertação Hiram Falcão.pdf: 2018965 bytes, checksum: 845cfee213b2aa53bb64d531a0bbdf3b (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-10T18:42:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação Hiram Falcão.pdf: 2018965 bytes, checksum: 845cfee213b2aa53bb64d531a0bbdf3b (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-02-27 / CAPES / Três cultivares de Opuntia ficus-indica (L.) Miller com diferentes níveis de tolerância à cochonilha carmim, IPA-20 (Clone IPA - suscetível), F-08 (tolerante) e Orelha de Elefante Mexicana (OEM - resistente), foram cultivadas em condições de campo e avaliados quanto às suas respostas fisiológicas em condições sem infestação, ifestação moderada e infestação severas. Análises da cera epicuticular, açúcares solúveis, aminoácidos livres, proteína total, conteúdo de clorofila, acidez noturna, atividade de PEP carboxilase e produção de biomassa foram realizadas. A cultivar IPA teve um conteúdo de cera 50% maior do que os outros, sem diferenças observadas entre as amostras em campo infestado e sem infestação. OEM teve o maior teor de açúcares solúveis quando comparado com as demais cultivares. A atividade da PEP carboxilase e o acúmulo de ácidos orgânicos foram menores em IPA em campo infestado e sem infestação. Os resultados sugerem que a cultivar resistente OEM apresenta uma resposta de defesa contra stress biótico, o que resulta em diminuição de 50% da produção de biomassa em comparação com F-08. A atividade de PEP carboxilase foi diretamente afetada pela infestação na cultivar IPA, o que reflete na menor produção de biomassa.

Submitted by Chaylane Marques (chaylane.marques@ufpe.br) on 2015-03-13T18:10:09Z No. of bitstreams: 2 TESE_DOUTORADO.pdf: 4036574 bytes, checksum: 17f72240fd891cf4ca5e4911cf5bddd9 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-13T18:10:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE_DOUTORADO.pdf: 4036574 bytes, checksum: 17f72240fd891cf4ca5e4911cf5bddd9 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012 / FACEPE / Os genes de resistência (R; Resistance) respondem pela primeira interação entre planta e patógeno, sendo responsáveis pela ativação ou não dos mecanismos de resistência em plantas, como o desencadear da resistência sistêmica adquirida (SAR; Systemic Acquired Resistance) e a ativação dos genes relacionados à patogenicidade (PR; Pathogenesis Related). Este trabalho analisou genes R e PR no transcriptoma da cana-de-açúcar, da soja e do feijão-caupi, geradas através de bibliotecas produzidas a partir de diferentes tecidos em várias fases de desenvolvimento. Após análise in silico foi possível a identificação de todas as classes de genes R em cana, soja e feijão-caupi, com destaque para a classe Sítio de Ligação de Nucleotídeo - Repetições Ricas em Leucina (NBS-LRR; Nucleotide Binding Site - Leucine Rich Repeats) nos três organismos. Quanto aos genes PR, a família mais representativa foi a PR-2 em soja e PR-9 em caupi. Em relação ao padrão de expressão, foram observados os genes R e PR em diferentes níveis em todos os tecidos analisados nas três espécies estudadas. Quando analisados através de alinhamentos múltiplos tanto os genes R quanto os PR apresentaram maior similaridade entre espécies pertencentes à mesma família, geralmente agrupando mono e dicotiledôneas em clados distintos, sugerindo que tenham surgido antes da separação entre essas classes; a distribuição e variação no número de cópias em cada espécie parecem ser atribuídas aos processos de duplicação e adaptação que ocorreram durante a evolução desses organismos. Os resultados do presente estudo colaboram com o desenvolvimento de marcadores moleculares para o melhoramento, visando o entendimento da abundância, diversidade e evolução destes genes, com ênfase das espécies estudadas, bem como para identificação dos genes R e PR em outras culturas de interesse econômico.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:55:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9616_1.pdf: 4035118 bytes, checksum: d82513d13688f07886dc1f207dbcfb13 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2012 / Os genes de resistência (R; Resistance) respondem pela primeira interação entre planta e patógeno, sendo responsáveis pela ativação ou não dos mecanismos de resistência em plantas, como o desencadear da resistência sistêmica adquirida (SAR; Systemic Acquired Resistance) e a ativação dos genes relacionados à patogenicidade (PR; Pathogenesis Related). Este trabalho analisou genes R e PR no transcriptoma da cana-de-açúcar, da soja e do feijão-caupi, geradas através de bibliotecas produzidas a partir de diferentes tecidos em várias fases de desenvolvimento. Após análise in silico foi possível a identificação de todas as classes de genes R em cana, soja e feijão-caupi, com destaque para a classe Sítio de Ligação de Nucleotídeo - Repetições Ricas em Leucina (NBS-LRR; Nucleotide Binding Site - Leucine Rich Repeats) nos três organismos. Quanto aos genes PR, a família mais representativa foi a PR-2 em soja e PR-9 em caupi. Em relação ao padrão de expressão, foram observados os genes R e PR em diferentes níveis em todos os tecidos analisados nas três espécies estudadas. Quando analisados através de alinhamentos múltiplos tanto os genes R quanto os PR apresentaram maior similaridade entre espécies pertencentes à mesma família, geralmente agrupando mono e dicotiledôneas em clados distintos, sugerindo que tenham surgido antes da separação entre essas classes; a distribuição e variação no número de cópias em cada espécie parecem ser atribuídas aos processos de duplicação e adaptação que ocorreram durante a evolução desses organismos. Os resultados do presente estudo colaboram com o desenvolvimento de marcadores moleculares para o melhoramento, visando o entendimento da abundância, diversidade e evolução destes genes, com ênfase das espécies estudadas, bem como para identificação dos genes R e PR em outras culturas de interesse econômico