Crescimento de soja geneticamente modificada com os genes AtDREB1A e AtDREB2A sob déficit hídrico

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1 Cresimento de soj genetimente modifid om os genes tdre1 e tdre2 so défiit hídrio INCO, L.F. 1 ; CRVLHO, J.F.C. 2 ; TERSSI, F.S 1.; SEINO, Y.W. 1 ; TREVIZN, F.H. 1 ; ONOFRE, E. 3 ; NEUMIER, N. 4 ; OLIVEIR, M.C.N. 4 ; MRCELINO- -GUIMRÃES, F.C. 4 ; FRIS, J.R.. 4 ; YMGUCHI- -SHINOZKI, K. 5 ; NEPOMUCENO,. L. 4 1 Universidde Norte do Prná/olsist CNPq/PIIC; 2 olsist/cpes; 3 Universidde Estdul de Londrin; 4 Emrp Soj; 5 Jpn Interntionl Reserh Center for griulturl Sienes/JIRCS. Introdução s perds de produtividde relionds à se tem sido tulmente o prinipl desfio pr produção de grãos. Reentemente, n sfr 211/212, se ns regiões produtors, soretudo nos estdos d Região Sul, reduziu produção de 75 milhões de tonelds (2/211) pr 65,6 milhões de tonelds (CON, 212). Dentro deste ontexto, us de ultivres mis tolerntes à se tem sido foo onstnte de pesquisdores. Emrp Soj juntmente om o JIRCS (Jpn Interntionl Reserh Center for griulturl Sienes), University of Tokyo e RIKEN Institute vem desenvolvendo plnts genetimente modifids ontendo s ontruções DRE (Dehydrtion Responsive Element inding). Estes ftores de trnsrição, em ondições de se e lor, tivm um st de genes que presentm rterístis de proteção ds estruturs elulres durnte desidrtção elulr (Shinozki & Ymguhi-Shinozki, 2). O uso de onstruções gênis ontendo promotores induzidos pelo estresse omo o rd29 em ominção om ftores de trnsrição tem demonstrdo que é possível umentr pidde ds plnts em suportr períodos de défiit hídrio, sem omprometer definitivmente s rterístis gronômis de interesse. s linhgens DRE1 e DRE2 usds no presente estudo, form otids pel introdução de onstruções gênis ontendo o promotor

2 VII Jornd dêmi d Emrp Soj 9 estresse-induzido rd29 e região odnte dos ftores de trnsrição tdre1 e tdre2, respetivmente, n ultivr onvenionl R16. nálises de expressão desss linhgens revelrm lt expressão do trnsgene inserido (eneventi, 26; Polizel, 27; Engels, 2). O ojetivo do presente estudo foi nlisr o resimento de plnts genetimente modifids ontendo s onstruções tdre1 e tdre2, de genótipo resultnte do ruzmento entre plnts R 16 e DRE1, e ds ultivres onvenionis R 16 e Emrp 4 onsiderds sensível e tolernte o estresse hídrio, respetivmente, em respost três níveis de disponiilidde hídri em ondições de mpo. Mteril e Métodos O experimento foi onduzido n Emrp Soj, lolizd em Londrin- -PR durnte sfr 211/12. s ondições de ultivo form relizds de ordo om s tenologis de produção de soj, (Emrp 211). O delinemento experimentl foi de loos o so em prels su- -dividids. Os trtmentos n prel form: irrigdo (I), não irrigdo (NI) e so oerturs móveis (CM) (rin out shelters); progrmdos pr fehr simulndo ondições de se, no estágio vegettivo (EHV) ou no reprodutivo (EHR). Os trtmentos ns su-prels form: ultivres de soj onvenionis EMRP 4, R 16, s linhgens GM DRE1, DRE2 e genótipo resultnte do ruzmento entre plnts R 16 e DRE1 (9D-77). Ddos de ltur, n o de nós, áre folir, índie de áre folir, peso freso d prte ére (PFP) e peso seo d prte ére (PSP) form otidos prtir de olets relizds em dus dts: 16/1/212 (plnts estvm no estádio R2-R3) e 3 ril de 212, ou sej, qundo tods s prels já hvim tingido o estádio R. O índie de áre folir (IF) foi luldo omo sendo rzão entre áre folir e unidde de superfíie de solo oupd por esss plnts. Os ddos form sumetidos à nálise de vriâni e qundo signifitivos, foi plido o teste de Dunn (P<.5).

3 1 VII Jornd dêmi d Emrp Soj Resultdos e Disussão Com exeção do número de nós, todos os omponentes de resimento nlisdos pr todos os genótipos estuddos tiverm vlores reduzidos so estresse hídrio. Com relção às diferençs entre genótipos dentro dos diferentes trtmentos, oservou-se que n segund olet, s plnts DRE1 e 9D-77 (trtmento EHR) e os genótipos DRE1, 9D-77 e DRE2 (trtmento I) tiverm menores lturs que R 16 (Figur 1). ltur (m), 9,, 7, 6, 5, 4, 3, ltur (m) 6 4 2,, 2 número de nós número de nós áre folir (m2) Figur 1. ltur, número de nós e áre folir em dus dts de olet: 16/1/212 (R2-R3) () e 3 ril 212 (R) (). Cores ds rrs representm: zul esuro: Emrp 4, vermelho: R 16, verde: DRE1, roxo: 9D-77,zul lro: DRE2. n=5, ±erro pdrão

4 VII Jornd dêmi d Emrp Soj 111 Com relção o número de nós, n segund olet, s plnts DRE1 e 9D-77 superrm os demis genótipos no trtmento EHV; DRE1 superou os demis genótipos no trtmento NI e superou s plnts DRE2 e Emrp 4 no trtmento I (Figur 1). Com relção à áre folir (Figur 1) e IF (Figur 2) não oorrerm diferençs entre genótipos (Figur 2). Plnts DRE1, 9D-77 e Emrp 4 tiverm menor PFP e PSP que R16 no trtmento NI n primeir olet (Figur 2). No trtmento I, os genótipos 9D-77 DRE2 tiverm menor PF que ultivr R16. No trtmento I, o genótipo 9D-77 teve menor PS que ultivr R16. Estudos nteriores sore o fenótipo de plnts DRE1 em s de vegetção revelrm diferençs somente n ltur ds plnts em relção à ultivr R 16. ssim, oserv-se que em ondições de mpo, o peso seo e freso dos genótipos tmém podem ser reduzidos em ondições espeífis, omo no so do trtmento NI n primeir olet. Oservou- -se, entretnto, que os vlores de PFP e PSP se igulrm n segund olet nos diferentes genótipos. nálises dos omponentes do rendimento devem ser onsiderdos pr verifir se ests lterções no resimento se refletirão em diferençs n produtividde. O entendimento d se moleulr e genéti ds resposts ds plnts à limitção de águ depende de nálise fenotípi detlhd. Por meio dest nálise, é possível, por exemplo, verifir se inserção do gene que onfere tolerâni, por meio de engenhri genéti, resultou em lterções no resimento e desenvolvimento ds linhgens otids. No presente estudo verifiou-se que trnsformção om onstrução tdre1 resultou em redução n ltur ds plnts, omprovndo resultdos de estudos nteriores otidos por Pglirini et l (211). Retrdo no resimento foi tmém oservdo em plnts de tt expressndo o gene DRE1 so ontrole do promotor rd29 (ehnm et l. 26). Contudo, em estudos relizdos por Ksug et l. (1999), o uso do promotor rd29, induzido por estresse o invés do promotor 35S CMV em rdopsis, minimizou os efeitos negtivos no resimento d plnt.

5 112 VII Jornd dêmi d Emrp Soj O suesso de qulquer estrtégi de seleção é determindo pelo suesso reprodutivo. Em estudos relizdos por Fugnti-Pglirini et l (211) plnts ontendo os genes DRE1 e DRE2 tiverm menores lturs, porém produtividde desss linhgens não foi modifid em relção á ultivr R 16 ou Emrp 4. índie de áre folir peso freso d prte ére (g) peso freso d prte ére (g) peso seo d prte ére (g) peso seo d prte ére (g) Figur 2. Índie de Áre folir, Peso freso e seo d prte ére em dus dts de olet: 16/1/212 (R2-R3) () e 3 ril 212 (R) (). Cores ds rrs representm: zul esuro: Emrp 4, vermelho: R 16, verde: DRE1, roxo: 9D-77,zul lro: DRE2. n=5, ±erro pdrão

6 VII Jornd dêmi d Emrp Soj 113 Conlusões O estresse hídrio no estágio vegettivo e reprodutivo fetou s rterístis de resimento de todos os genótipos estuddos; No estágio R2-R3, de um modo gerl, form enontrdos menores vlores pr ltur e pesos freso e seo d prte ére, no trtmento NI, nos genótipos: Emrp 4/DRE1/9D-77 em omprção om ultivr R16. O genótipo 9D-77 teve vlores inferiores tmém no trtmento I; No estágio R s rterístis de resimento dos diferentes genótipos se igulrm, exeto pel ltur; trnsformção om onstrução tdre1 resultou em redução n ltur ds plnts. grdeimento O projeto é finnido pel JIC (Jpn Interntionl Coopertion geny), JST (Jpn Siene Tehnology) e Emrp. Referênis COMPNHMENTO d sfr rsileir 212. Disponível em em: 26 ril 212 ENEVENTI, M.. Trnsformção genéti em soj pel inserção d onstrução gêni ontendo região promotor do gene rd29 e região odnte do gene DRE1 de ridopsis thlin, visndo tolerâni à se. 126 p. Dissertção de mestrdo, Curso de Pós-Grdução em Genéti e iologi Moleulr, UEL, Londrin-PR, 26. EHNM,.; KIKUCHI, K.; CELEI-TOPRK, F.; YMNK, S.; KSUG, M.; YMGUCHI-SHINOZKI, K.; WTNE, K. N. The ridopsis DRE1 gene driven y the stress-induile rd29 promoter inreses slt-stress tolerne in tetrsomi tetrploid potto (Solnum tuerosum) in proportion to its opy numer. Plnt iotehnology 23: , 26.

7 114 VII Jornd dêmi d Emrp Soj ENGELS, C. Otenção e rterizção de plnts de soj genetimente modifids om o gene tdre2 visndo tolerâni à se. 125 p. Dissertção de mestrdo, Curso de Pós-Grdução em Genéti e iologi Moleulr UEL, Londrin-PR, 26. FUGNTI-PGLIRINI R.; J.F.C. CRVLHO;..P. ROLL-SNTOS; C. ENGELS; M.D.C. MOLINRI; G. VSQUEZ; S.R.R. MRIN; N. K- NMORI; J.R.. FRIS; N. NEUMIER; M.C.N. OLIVEIR; YMGU- CHI-SHINOZKI, K.;.L.NEPOMUCENO. nálise Fisiológi e gronômi de plnts de soj genétimente modifids om os genes tdre1 e tdre2 so défiit hídrio em ondições experimentis de mpo. In: Quinto Congreso de L soj Del Merosur/Primer Foro de L Soj si-merosur. Rosrio rgentin, 211 KSUG, M.; MIUR, S.; SHINOZKI, K.; YMGUCHI-SHINOZKI, K.. Comintion of the ridopsis DRE1 Gene nd Stress- Induile rd29 Promoter Improved Drought- nd Low-Temperture Stress Tolerne in Too y Gene Trnsfer. Plnt Cell Physiology. 3:346 35, 24 POLIZEL,. M. vlições moleulres, morfo-ntômis e fisiológis de soj genetimente modifid om onstrução rd29:dre1 de ridopsis thlin, visndo tolerâni à se. 125 p. Dissertção de mestrdo, Curso de Pós-Grdução em Genéti e iologi Moleulr UEL, Londrin-PR, 27. SHINOZKI, K.; YMGUCHI-SHINOZKI, K. Moleulr responses to dehydrtion nd low temperture: differenes nd ross-tlk etween two stress signling pthwys. Current Opinion in Plnt iology. 3: , 2 TECNOLOGIS de produção de soj-região entrl do rsil 211. Londrin: Emrp Soj. Sistems de produção,.