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Previous issue date: 2017-12-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Due in most part to the rapid growth and adaptability of the Eucalyptus in Brazil, the country's
forestry sector is one of the most competitive of the world. Drought is one of the main obstacles of
the culture, which has been expanding to the country’s interior regions such as the Cerrado biome.
The objective of this work was to identify genes and biological processes involved in the responses
of the Eucalyptus roots to drought. The experiment was conducted in a completely randomized
design with 2 treatments (control and deficit) x 3 root RNA gathering time (3, 6 and 12h after start
of treatment) and three biological replicates (commercial clones 1528, I144, VM1). The plants
grew in hydroponics for 50 days, before the experiment start by using PEG8000 to induce water
deficit (osmotic potential of -0.9 MPa). The root RNA of the seedlings was extracted using the
RNeasy Plant Mini® kit (Quiagen). RNA samples were sequenced on the HiSeq 2000 platform
(Illumina), yielding approximately 626 million 50 bp sequences in single end mode. After quality
control, the sequences were aligned in the reference genome of Eucalyptus grandis. After counting
reads aligned on each gene, differential expression analyses were performed with edgeR package
of R/Bioconductor. A total of 6169 differentially expressed genes (DEG) (FDR ≤ 5% and Log2
FoldChange > |2|) were identified. Of these, 3350 were up-regulated and 2819 were repressed
under osmotic stress, considering all the time-series evaluations. At three hours after treatment the
highest number of DEG was obtained, with 3150, followed by six hours (2494 DEG) and 12h (525
DEG). Functional enrichment analysis was performed with the Fisher exact test, by software
Blast2GO, with the DEG associated with their respective Gene Ontology (GO) terms. As a total of
90 GO terms, enriched and non-redundant, was verified that our results indicate a rapid initial
response of Eucalyptus roots induced by PEG 8000 in hydroponics. The most remarkable
characteristics of this response under hydroponic conditions are: increased energy consumption via
carbohydrate catabolism, activation of the glycolytic pathway, repression of the respiratory chain
in the mitochondria, increase of the fermentation pathway, partial execution of the citric acid cycle
and repression of the primary metabolism (DNA replication and RNA biosynthesis, development
and growth). These enriched functional terms point to the predominance of hypoxia stress, induced
by the high viscosity of PEG in hydroponics, as compared to the osmotic stress. / Devido em grande parte ao rápido crescimento e adaptabilidade do Eucalyptus no Brasil, o
setor florestal do país é um dos mais competitivos do mundo. O déficit hídrico é um dos
principais entraves atuais da cultura, que vem se expandindo para as regiões interioranas do
país, como o Cerrado. O presente trabalho teve como objetivos identificar os genes e os
processos biológicos relacionados à resposta das raízes do Eucalyptus ao déficit hídrico. O
experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizados com 2 tratamentos
(controle e déficit) x 3 tempos de coleta (3, 6 e 12h após início do tratamento) e três réplicas
biológicas (clones comerciais 1528, I144, VM1). As plantas cresceram em hidroponia por 50
dias, quando foi iniciado o experimento de déficit hídrico induzido com PEG8000 (potencial
osmótico de -0,9 MPa). O RNA das raízes das mudas foi extraído utilizando o kit RNeasy Plant
Mini® (Quiagen). As amostras de RNA foram sequenciadas na plataforma HiSeq 2000
(Illumina), produzindo aproximadamente 626 milhões de sequências de 50 pb no modo single
end. Após controle qualidade, as sequências foram alinhadas no genoma de referência de
Eucalyptus grandis. Após contagem das sequências alinhadas em cada gene, realizou-se
análises de expressão diferencial com o pacote edgeR do R/Bioconductor. Foram identificados
6169 genes diferencialmente expressos (GDE) (FDR ≤ 5% e Log2 FoldChange > |2|). Desses,
3350 foram ativados e 2819 reprimidos sob estresse osmótico, considerando todos os tempos
avaliados. O tempo de três horas foi o que mais identificou GDE, com 3150, seguido pelo de
seis (2494 GDE) e 12h (525 GDE). A análise de enriquecimento funcional foi realizada com o
teste exato de Fisher, com os GDE associados aos seus respectivos termos Gene Ontology
(GO), por meio do aplicativo Blast2GO. Como total de 90 termos GO, enriquecidos não
redundantes, foi verificado que nossos resultados apontam para uma rápida resposta inicial
das raízes do Eucalyptus induzidas pelo PEG 8000 em hidroponia. As características mais
marcantes dessa resposta, em condições de hidroponia, são: o aumento do consumo
energético via catabolismo de carboidratos, ativação da via glicolítica, repressão da cadeia
respiratória nas mitocôndrias, aumento da via de fermentação, execução parcial do ciclo do
acido cítrico e repressão do metabolismo primário (replicação do DNA e biossíntese de RNA,
desenvolvimento e crescimento). Os termos enriquecidos apontam para uma predominância
do estresse de hipóxia, induzido pela alta viscosidade do PEG em hidroponia, em comparação
ao estresse hídrico.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/8948 |
| Date | 18 December 2017 |
| Creators | Fagundes, Lucas França |
| Contributors | Novaes, Evandro, Novaes, Evandro, Antunes, Adriana Maria, Moraes, Moemy Gomes de |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Genética e Melhoramento de Plantas (EA), UFG, Brasil, Escola de Agronomia - EA (RG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -6265679607231828330, 600, 600, 600, 600, -6046953723502374070, -3091138714907603907, 2075167498588264571 |
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