Identificação e análise de polimorfismos na região promotora do gene DREB2A em diferentes genótipos do gênero Coffea

Abstract

Apesar de alguns estudos em fisiologia vegetal resultarem em uma melhor compreensão dos mecanismos envolvidos na tolerância à seca em cafeeiro, ainda é escasso o conhecimento acerca das alterações metabólicas e moleculares envolvidos na resposta do cafeeiro às condições de estresse hídrico. Neste sentido, estudos recentes já resultaram na identificação de vários genes candidatos apresentando expressão diferencial entre genótipos contrastantes para essa característica. Dentre esses, se encontram genes integrantes da via de resposta ao estresse hídrico, previamente identificados em outras espécies vegetais, tais como os fatores de transcrição DREB. Resultados prévios obtidos, analisando-se a expressão relativa do gene DREB2A em genótipos de C. canephora, tolerante (Clone 14) e sensível (Clone 22) demonstraram expressão diferencial destes genótipos, em plantas submetidas ao estresse hídrico. Desta forma, o objetivo deste trabalho consistiu na identificação e análise de polimorfismos na região promotora do gene DREB2A destes genótipos (Clone 14 e 22) de C. canephora, além de outros diferentes genótipos do gênero Coffea (C. eugenióides, e C. arabica). Com os resultados obtidos foi possível identificar os elementos cis de regulação, e avaliar a ocorrência de polimorfismos na região promotora do gene DREB de cafeeiro. Os polimorfismos encontrados também permitiram a identificação de diferentes haplótipos nos genótipos estudados. A distribuição dos alelos deste locus nos genótipos sugere a segregação dos alelos de C. canephora e C. eugeniódes nos genótipos de C. arabica, corroborando com resultados obtidos em estudos genealógicos anteriores. A presença de elementos cis de regulação no promotor DREB2A para fatores de transcrição da via dependente de ABA demonstram a possibilidade de atuação conjunta das duas vias (dependente e independente de ABA), na regulação do gene DREB2A. A engenharia de construções utilizando o vetor binário pBI121, com diferentes segmentos da região promotora do gene DREB2A identificados, visa a uma melhor caracterização in vivo, da participação dos elementos cis e da influência dos polimorfismos observados na funcionalidade deste promotor em relação às respostas do cafeeiro ao estresse hídrico.

Although some studies in plant physiology have resulted in a better understanding of the mechanisms involved in drought tolerance in coffee, there are still lack of information about the metabolic and molecular mechanisms involved in the response of coffee to water stress conditions. In this regard, recent studies have identified several candidate genes showing differential expression between contrasting genotypes for this trait. Previous results obtained by analyzing the relative expression of the gene DREB2A in genotypes of C. canephora, tolerant (clone 14) and sensitive (clone 22) showed differential expression of these genotypes in plants subjected to water stress. Thus, the aim of this study was to identify and analyze the polymorphisms within the promoter region of the gene DREB2A in those two clones of C. canephora, and other genotypes of Coffea genus (C. eugenioides and C. arabica). With the results achieved it was possible to identify the cis regulatory elements, and evaluate the occurrence of polymorphisms in the promoter region of the coffee gene DREB2A. The polymorphisms found have also allowed the identification of different haplotypes among those genotypes and the allelic distribution of these loci suggests the segregation of C. canephora and C. eugenioides alleles in the C. arabica genotype. The presence of cis regulatory elements from TFs belonging to ABA – dependent pathway in the promoter DREB2A suggest the possibility of cross-talk between the two network (ABA – independent and – dependent) response in the regulation process of DREB2A gene. The engineering of gene cassettes using the binary vector pBI121 combined with different segments of the gene promoter DREB2A, isolated from the clones 14 and 22 of C. canephora aim at characterizing in vivo the involvement of cis elements and the influence of the polymorphism found in the functionality of this promoter upon the coffee response to water stress.