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Previous issue date: 2016-07 / FAPERGS / O arroz é uma das culturas mais importantes do mundo. No entanto, sua produtividade é muito afetada por diferentes estresses abióticos, incluindo a baixa temperatura, que pode ser prejudicial durante todas as fases de desenvolvimento, desde a germinação até o enchimento dos grãos. Durante a germinação, os sintomas mais comuns dos danos provocados pela baixa temperatura são o atraso e a menor porcentagem de germinação das sementes. No sul do Brasil, a maioria das cultivares de arroz pertence à subespécie indica, que apresenta germinação lenta e não uniforme em baixas temperaturas, resultando em plantações irregulares. A fim de identificar e caracterizar novos genes envolvidos na tolerância ao frio durante a fase de germinação, foram realizadas análises transcricionais (RNAseq) de dois genótipos de arroz da subespécie indica (linhagens irmãs previamente identificadas como tolerante e sensível ao frio) sob tratamento com baixas temperaturas (germinação à 13°C por 7 dias). Foram detectadas 1.361 sequências diferencialmente expressas. Destas, 758 sequências (56%) mostraram-se mais expressas no genótipo tolerante ao frio, enquanto que 603 (44%) mostraram-se mais expressas no genótipo sensível ao frio. Análises posteriores por RT-qPCR de onze sequências selecionadas foram utilizadas para confirmar a elevada qualidade dos resultados do RNAseq. Este estudo revelou que vários processos são mais ativos no genótipo tolerante, incluindo taxas de divisão celular e de crescimento, integridade e extensibilidade da parede celular, absorção de água e capacidade de transporte de membrana, síntese de sacarose, geração de açúcares simples, insaturação de ácidos graxos de membrana, biossíntese de cera, capacidade antioxidante e sinalização por hormônios e Ca+2, levando à adaptação e tolerância ao frio. Por outro lado, o genótipo sensível ao frio responde à baixa temperatura aumentando a síntese de proteínas de choque térmico (HSPs) e deidrinas, além de apresentar uma maior taxa de degradação proteica via ubiquitina/proteassoma e biossíntese de poliaminas. Nossos resultados revelaram características de expressão gênica no processo de germinação sob condições de estresse à baixa temperatura que podem ser úteis em futuras abordagens biotecnológicas visando a tolerância ao frio em arroz. / Rice is one of the most important crops in the world. However, productivity is greatly affected by different abiotic stresses, including low temperature which can be harmful during all developmental stages of rice plants, from germination to grain filling. During germination, the most common symptoms of cold temperature damage are delayed and lower percentage of germination. In southern Brazil, most rice cultivars belong to indica subspecies, which present slow and not uniform germination under cold temperature, resulting in irregular crop establishment. In order to identify and characterize novel genes involved in rice cold tolerance during the germination stage, we used two indica rice genotypes (sister lines previously identified as cold-tolerant and cold-sensitive) in parallel transcriptomic analysis (RNAseq) under cold treatment (germination at 13 oC for 7 days). We detected 1,361 differentially expressed sequences. From these, 758 sequences (56%) showed higher expression in the coldtolerant genotype, while 603 (44%) showed lower expression in the cold-sensitive genotype. Further analysis by quantitative RT-PCR of eleven selected sequences was used to confirm the high-quality of RNAseq results. This study revealed that several processes are more active in the cold-tolerant genotype, including cell division and growth rates, cell wall integrity and extensibility, water uptake and membrane transport capacity, sucrose synthesis, generation of monosaccharides, unsaturation of membrane fatty acids, wax biosynthesis, antioxidant capacity, and hormone and Ca+2-signaling, which ultimately lead to cold adaptation and tolerance. On the other hand, the cold-sensitive cultivar responds to low temperature stress increasing the synthesis of heat shock proteins (HSPs) and dehydrins, along with enhanced ubiquitin/proteasome protein degradation pathway and polyamine biosynthesis. Our findings revealed the gene expression characteristics in the process of germination under low temperature stress conditions, and can be useful in future biotechnological approaches aiming to cold stress tolerance in rice.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.univates.br/bdu:10737/1071 |
| Date | 12 1900 |
| Creators | Dametto, Andressa |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UNIVATES, instname:Centro Universitário Univates, instacron:UNIVATES |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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