Genômica estrutural e transcriptômica de genes correguladores em Jatropha curcas L. sob salinidade

Abstract

O pinhão-manso (Jatropha curcas L.) é uma planta da família Euphorbiaceae, cujas sementes apresentam teor de óleo entre 33 – 38%, com alta concentração de ácidos graxos insaturados, que são atrativos para a indústria do biodiesel, além disto, a cultura apresenta tolerância à seca porém, é relativamente sensível a salinização dos solos. Redes complexas de regulação gênica controlam a expressão gênica global e as modificações pós-traducionais, que influem na composição metabólica, sendo um fator determinante nas respostas aos estímulos impostos aos vegetais. Uma classe de proteínas que atua indiretamente na transcrição de genes-alvo são os correguladores (CoREGs), controlando a expressão gênica como co-ativadores ou co-repressores, ativando ou reprimindo genes. Estudos sobre estes grupos de genes são escassos, principalmente considerando a abrangência das famílias CoREGs na família botânica Euphorbiaceae. O presente estudo realizou uma identificação global de potenciais CoREGs em bibliotecas RNA-Seq de raízes de dois acessos J. curcas (tolerante - Jc183 e sensível - Jc171), após exposição (3h) ao sal NaCl (150 mM), respectiva classificação em famílias CoREGs, e associação com respostas de genes diferencialmente expressos [DE; p-value ≤ 0,0001, FDR ≤ 0,005, Log2 FC ≥ 1 (UR – induzido) ou ≤ -1 (DR - reprimido)]. Transcritos CoREGs DE da resposta do acesso Jc171 (sensível ao sal) foram 239, sendo 25 considerados UR e 214 DR, com destaque para representantes das famílias AUX/IAA, Jumonji e PHD. As famílias AUX/IAA e Jumonji, as quais responderam por mais de 50% dos CoREGs DE observados, são basicamente constituídas de proteinas envolvidas no silenciamento de genes e na modelação da cromatina, o que provavelmente afetou a expressão de diversos genes envolvidos com a resposta ao estresse salino. Genes diferencialmente expressos destas duas famílias são candidatos para estudos futuros visando contribuir na elucidação do processo de expressão em resposta ao estresse salino, alguns deles como transgenes em estudos de transgenia. O acesso Jc183 (tolerante ao sal) não evidenciou CoREGs DE, exceto um. A análise de enriquecimento de FTs, tendo os CoREGs UR como alvos, previu três FTs relacionados com CoREGs AUX/IAA, os quais também interagiriam cada um deles com ao menos outros 45 transcritos UR da resposta de Jc171. Esses FTs capazes de modular genes considerados UR seriam bons candidatos também para eventos de transgenia. Adicionalmente, oitos alvos CoREGs (famílias Jumonji, SNF2, mBF1, GNAT, SET e mTERF) foram selecionados e validados por RT-qPCR, tendo sido confirmados cinco resultados da expressão in silico. Espera-se que os resultados possam contribuir para um melhor entendimento da importância das proteínas CoREGs nas respostas aos estresses. Esta compreensão é importante para os programas de melhoramento genético, no propósito de desenvolvimento de acessos mais tolerantes uma vez que, famílias representativas de CoREGs neste trabalho se mostraram importantes na resposta ao estimulo salino. Os resultados podem sugerir bons candidatos à ensaios de transgenia para podução de cultivares com melhores valores econômicos.