Efeito do estresse hídrico na expressão de genes da subfamília HD-Zip I em soja [Glycine max (L.) Merrill]

Abstract

Foram avaliados trifólios de soja de genótipos tolerante (Embrapa 48) e suscetível a seca (BR-16) sob três níveis de déficit hídrico: ausência de estresse hídrico, estresse hídrico moderado (potencial hídrico foliar na antemanhã de -1,5 MPa) e estresse hídrico severo (potencial hídrico de -3,0 MPa). Dos três genes aqui estudados, o gene GmHB13 foi claramente induzido pelo déficit hídrico. O gene GmHB13 foi induzido no genótipo tolerante, e teve sua expressão reduzida no genótipo suscetível. Como a superexpressão de seu heterólogo em plantas de Arabidopsis tha/iana transgênicas aumenta a tolerância a seca, estas duas evidências, em conjunto, sugerem que este gene esteja contribuindo para a maior tolerância a seca do genótipo Embrapa 48. Por outro lado, a indução semelhante do gene GmHBZ1 em ambos os genótipos, sugere que este gene possa estar controlando a expressão de genes de aclimatação a seca, não ligados diretamente ao mecanismo de tolerância. A repressão da expressão do gene GmHBô no genótipo suscetível pode estar relacionada ao maior tempo de desidratação deste genótipo, visto que o mesmo atinge mais rapidamente o estresse hídrico severo. A redução no crescimento e então mais forte no genótipo suscetível, o que pode ser devido a maior redução da expressão do fator transcricional GmHBô, que teria um papel importante no controle da divisão celular. A análise dos promotores mostrou a presença de elementos cis-regulatórios relacionados ao estresse hídrico nos três genes estudados. Em conjunto, os resultados indicam que o gene GmHB13 como um forte candidato a participar no mecanismo de tolerância a seca em soja.

The objective of this work was to analyze the gene expression of the HD- Zip I subfamily, and its involvement in drought tolerance in soybean using the real time PCR (RT-qPCR) technique. Trifoliate soybean leaves of drought tolerant (Embrapa 48) and susceptible (BR-16) genotypes were evaluated under three levels of water deficit: absence of water stress (mock), moderate water stress (-1.5 MPa), and severe water stress (-3.0 MPa). Among the three genes studied, GmHB13 was clearly induced by water stress. GmHB13 was induced only in the tolerant genotype, While it has reduced expression in the susceptible genotype. Super-expression of heterologous genes in Arabidopsis tha/iana transgenic plants increases drought tolerance. These observations suggest that this gene is contributing to a higher drought tolerance in the tolerant genotype. Moreover, the induction of gene, GmHBZ1 in both genotypes, suggests that this gene may be controlling the expression of drought acclimation genes not directly related to the mechanism of tolerance. The greatest reduction in expression of the GmHBG gene in the susceptible genotype may be related to a longer dehydration of this genotype, whereas it quickly reaches the severe water stress. The growth reduction is stronger in the susceptible genotype, Which may be due to greater reduction in the expression of transcription factor GmHBG, Which would have an important role in controlling cell division. The analysis of the promoters showed the presence of cis- regulatory elements related to water stress in the three genes studied. Together, these results indicate the gene GmHB13 as a strong candidate to participate in the mechanism of drought tolerance in soybean.