Palavras chaves: Glycine max, seca, elemento responsivo a desidratação, produtividade

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1 NÁLISE FISIOLÓGIC E GRONÔMIC DE PLNTS DE SOJ GENETICMENTE MODIFICDS COM OS GENES tdreb1 E tdreb2 SOB DÉFICIT HÍDRICO EM CONDIÇÕES EXPERIMENTIS DE CMPO R. Fugnti-Pglirini; J. F. C. Crvlho;.. P. Roll-Sntos; C. Engels; M. D. C. Molinri; G. Vsquez; S. R. R. Mrin; N. Knmori; J. R. B. Fris; N. Neumier; M. C. N. Oliveir; Ymguchi-Shinozki, K;. L. Nepomuceno EMBRP - Soj, Rod. Crlos João Strss, Cix Postl 21, CEP 81-7, Londrin, Prná, Brsil. (4) rfugnti@cnpso.emrp.r Plvrs chves: Glycine mx, sec, elemento responsivo desidrtção, produtividde Introdução s perds de produtividde relcionds à sec tem sido tulmente o principl desfio pr produção de grãos. s mudnçs climátics decorrentes do quecimento do plnet têm umentdo considervelmente os eventos de sec ns últims décds (Stokstd, 24). Se considerds s perds em todo gronegócio, os vlores ssocidos o déficit hídrico são stnte expressivos; n sfr 4/ s perds direts no sul do Brsil tingirm mis de U$ 2,2 ilhões, no Rio Grnde do Sul, por exemplo, s perds tingirm 7% d cultur (Fris et l., 2). Neste contexto, usc de cultivres mis tolerntes à sec tem sido foco constnte de pesquisdores. Emrp Soj juntmente JIRCS (Jpn Interntionl Reserch Center for griculturl Sciences) vem desenvolvendo plnts geneticmente modificds contendo s contruções DREB (Dehydrtion Responsive Element Binding). Estes ftores de trnscrição, em condições de sec e clor, tivm um csct de genes que presentm crcterístics de proteção ds estruturs celulres durnte desidrtção celulr (Shinozki e Ymguchi - Shinozki, 2). O uso de construções gênics contendo promotores estresse induzidos como o rd2 em cominção com ftores de trnscrição tem demonstrdo que é possível umentr cpcidde ds plnts em suportr períodos de déficit hídrico, sem comprometer definitivmente s crcterístics gronômics de interesse (Shinozki e Ymguchi-Shinozki, 27). ssim, o ojetivo do presente estudo foi nlisr ddos fisiológicos e gronômicos coletdos em experimento conduzido em condições de cmpo no qul cultivres convencionis de soj e plnts GMs contendo s construções tdreb1 e tdreb2 form sumetids à diferentes regimes hídricos. Mteril e Métodos O experimento foi conduzido n fzend experimentl Emrp Soj, loclizd em Londrin-PR durnte sfr 2/1. s condições de cultivo form relizds de cordo com recomendções d Emrp Soj e os ddos de tempertur e precipitção form coletdos n estção grometeorológic instld n unidde, loclizd 2 11 S, 1 11 W e m de ltitude. O delinemento experimentl foi de locos o cso em prcels su - dividids. Os trtmentos n prcel form: irrigdo (I), não irrigdo (NI) e so coerturs móveis (CM) (rin out shelters); progrmdos pr fechr simulndo condições de sec, tod vez que ocorresse chuvs num período de 41 dis entre os estádios de desenvolvimento R R. Os trtmentos ns su-prcels form: Cultivres de soj convencionl EMBRP 48, BR1, e s linhgens GMs P8 (tdreb1) e P21 (tdreb2). s linhgens GM P8 e P21 form otids pel introdução, n cultivr convencionl BR1, respectivmente ds construções gênics contendo o promotor estresse induzido rd2 e região codnte dos ftores de trnscrição tdreb1 e tdreb2, mos isoldos de. thlin. Ests linhgens form escolhids sendo-se em estudos nteriores que indicrm lt expressão do trnsgene inserido (Beneventi, 2, Polizel, 27, Engels, 21). Ddos de peso seco d prte ére, ltur, n o de nós, n o totl de vgens, peso seco de 1 sementes, n o de vgens com sementes e produtividde form nlisdos. Ddos de trocs gsoss [Fotossíntese () e Condutânci estomátic (gs)], potencil hídrico e teor reltivo de águ (TR) form Mejormiento Genético y Biotecnologí

2 coletdos. Eficiênci de uso de águ (EU) instntâne foi clculd por meio d rzão /gs. Pr s medids de trocs gsoss utilizou-se um LI-4 Portle Photosynthesis System (LiCor, Inc.). Medições form otids do folíolo centrl d folh mis jovem completmente expndid so um densidde de fluxo de fótons de 1. µmol m -2 s -1. O Ψw foi determindo utilizndo-se psicrômetros de termopr (modelo C--SF, Wescor) segundo Nepomuceno et l., 18. s nálises form relizds seprdmente, considerndo se os ddos provenientes dos rigos e dos trtmentos irrigdo e não irrigdo nálise de lguns prâmetros será presentd seguir. Resultdos e Discussão Qundo os ddos ds plnts de soj que permnecerm so os rigos (CM) form comprdos os ddos coletdos em trtmento não irrigdo, oservou-se que tx de tx de trocs gsoss ( e gs), potencil hídrico folir (Ψ) e teor reltivo de águ (TR) form reduzidos e que os diferentes genótipos de soj convencionis BR1, Emrp 48 e GMs P8 (tdreb1) e P21 (tdreb2) form igulmente fetdos (Figur 1) pel condição de deficiênci hídric. Segundo o critério proposto por Hsio (17) pr que um estresse de deficiênci hídric sej considerdo moderdo/severo, o potencil hídrico e o TR devem ser considerdos. Bsedos neste principio considerou-se que os genótipos convencionl BR1 e GM P8 (tdreb1) estiverm so déficit hídrico severo (proximdmente -1.8 MP) e os genótipos Emrp 48 e GM P21 (tdreb2) estiverm so estresse moderdo (proximdmente -1. MP). Contudo, nenhum dos genótipos teve seu TR reduzido em mis de 2%, outro critério que tmém determinri ocorrênci de estresse severo. Pôde-se verificr ind que so disponiilidde de águ reduzid (nos rigos), o fechmento estomático mesmo que prcil reduziu condutânci estomátic e conduziu o umento d EU instntâne neste trtmento (Figur 1). Mthur - Bhtngr et l., (27) trlhndo com expressão estresse induzid de tdreb1 em rchis hypoge tmém oservrm que relção negtiv entre EU e gs. Polizel (27) trlhndo com Glycine mx sumetid o déficit hídrico oservou que s txs fotossintétic e de trnspirção declinrm logo no início do trtmento de déficit hídrico Mejormiento Genético y Biotecnologí

3 . Pn (µmol CO 2 m -2 s -1 ) gs (mol H 2 O m -2 s -1 ) BR1 Emrp 48 DREB1 DREB2 BR1 Emrp 48 DREB1 DREB2 Pn/gs (µmol mol s -1 ) BR1 Emrp 48 DREB1 DREB2 Potencil hídrico (MP) BR1 Emrp 48 DREB1 DREB2 Teor reltivo de águ (%) BR1 Emrp 48 DREB1 DREB2 Figur 1. Fotossíntese (Pn), Condutânci estomátic (gs), Eficiênci de uso de águ instntâne (Pn/gs), Potencil hídrico e Teor reltivo de águ ds cultivres de soj BR 1 e Emrp 48 considerds sensível e tolerntes à sec respectivmente, e ds plnts geneticmente modificds pr genes de tolerânci o estresse hídrico (tdreb1) e/ou clor (tdreb2). Cores ds rrs significm: rnco - plnts de soj so os rigos (CM) e cinz: plnts de soj em condições nturis de cmpo. usênci de diferençs entre os diferentes genótipos ocorreu tmém nos rigos pr componentes do crescimento (número de nós, ltur d plnt, peso seco d prte ére) e componentes do rendimento (número totl de vgens, número de vgens com sementes) estuddos (Figur 2). Exceções ocorrerm pr ddos de ltur ds plnts GM P8 (tdreb1) e BR1, os quis form significtivmente diferentes. Como não form oservds diferençs no número de nós pr nenhum dos genótipos estuddos concluiu-se que plnts GM P8 (tdreb1) possuem distâncis internodis menores que cultivr convencionl BR1. Diferençs significtivs form encontrds pr o peso de 1 sementes entre os genótipos BR 1 e GM P21 (tdreb2) e Emrp 48 e GM P8 (tdreb1) - - Mejormiento Genético y Biotecnologí

4 Peso seco d prte ére (g) ltur de um plnt (cm) Número de Nós Número totl de vgens Peso seco de 1 smente (grs) c Número de vgens com sementes Nos rigos, usênci de diferençs significtivs entre os OGMs P8 (tdreb1) e P21 (tdreb2) e s cultivres convencionis BR1 (sensível o estresse hídrico) e Emrp 48 (tolernte o estresse hídrico) pode ser triuíd não ocorrênci de déficits severos durnte estção de crescimento d soj. Ce ressltr que usênci de chuvs, isoldmente, não signific origtorimente, ocorrênci de déficit hídrico. Tod dinâmic d águ no sistem solo - plnt - tmosfer ocorre em função d demnd evportiv d tmosfer (crcterizds pel ocorrênci de lt rdição, ventos, lts temperturs e ix umidde reltiv do r (Fris et l., 27). O monitormento ds condições climátics durnte o experimento indicou que precipitção pluviométric presentou um distriuição regulr o longo de todo o ciclo d cultur totlizndo mm (do plntio colheit), resultndo em um excesso hídrico cumuldo de medos de dezemro medos de fevereiro de 8,7 mm e ind que, s temperturs oservds durnte o experimento form considerds mens (2, C 2. C) (Pinheiro et l., 21), condições que dificultrm imposição do trtmento de deficiênci hídric mesmo so os rigos Mejormiento Genético y Biotecnologí

5 Peso seco d prte ére (g) ltur de um plnt (cm) Número de Nós Número totl de vgens Peso seco de 1 smente (grs) c Número de vgens com sementes Figur 2: Peso seco d prte ére, ltur, número de nos, número totl de vgens, peso seco de 1 sementes, número de vgens com sementes ds cultivres de soj convencionis (BR1 e Emrp 48) e ds linhgens GMs pr os genes tdreb1 e tdreb2 que conferem tolerânci ` sec e sec e o clor respectivmente. Ddos coletdos ns plnts so rigo. Qundo os ddos otidos dos trtmentos irrigdo (ddos não mostrdos) e não irrigdo form comprdos e nlisdos seprdmente do restnte do experimento, os resultdos mostrrm que s cultivres convencionis e GMs presentrm mesm produtividde (Figur C). No entnto, qundo lguns dos componentes de produtividde form nlisdos individulmente, oservou-se que s plnts GMs P8 (tdreb1) e P21 (tdreb2) presentrm mior número totl de vgens qundo comprds à BR1 e semelhnte cultivr convencionl Emrp 48 (Figur ). Número totl de vgens C BR1 EMBRP 48 DREB1 DREB2 Peso seco de 1 smente (grs) B c Figur. Em, número totl de vgens,em B, seco seco de 1 sementes e em C produtividde ds cultivres convencionis de soj e ds plnts GM pr genes de tolerânci o estresse hídrico e/ou clor tdreb1 e tdreb2 respectivmente. Ddos do trtmento não irrigdo. - - Mejormiento Genético y Biotecnologí

6 Esses ddos podem indicr que ns linhgens GMs P8 (tdreb1) e P21 (tdreb2) e n cultivr convencionl Emrp 48 ocorreu menor ortmento de vgens, resultdo de menor ortmento de flores. N cultur d soj, déficit hídrico cus qued premtur de folhs e flores e ortmento de vgens, resultndo em redução de rendimento de grãos, portnto, genótipos com menor ortmento de flores/vgens são considerdos promissores, em de condições de déficit hídrico qundo comprds com cultivres que ortm muits flores e reduzem produtividde finl. usênci de diferenç significtiv no prâmetro produtividde indic que emor considerd suscetível à sec, cultivr convencionl BR1 compensou o ortmento de flores/vgens com enchimento de grãos miores, n condição de disponiilidde de águ no solo (Figur B). Conclusões Oservou-se por meio ds tx de trocs, EU, potencil hídrico folir (Ψ) e TR que s plnts de soj mntids so os rigos móveis sofrerm estresse e que os diferentes genótipos convencionis BR1, Emrp 48, e GMs P8 (GM tdreb1) e P21 (GM tdreb2) form igulmente fetdos. usênci de diferençs nos prâmetros nlisdos foi triuíd um distriuição regulr e excessiv de chuvs o longo do ciclo d cultur fzendo com que não ocorressem dentro do rigo, condições tmosférics de ix umidde reltiv e lts temperturs necessáris pr simulção de estresse hídrico severo. o comprr s plnts GMs, P8 (GM tdreb1) e P21 (GM tdreb2) com cultivres convencionis (BR1 e Emrp 48) em termos de produtividde ns condições irrigdo (ddos não mostrdos) e não irrigdo, oservou-se que não existirm diferençs significtivs, no entnto, ddos dos componentes individuis de produtividde indicm que ns linhgens GMs lgum mecnismo que diminuiu o ortmento de flores/vgens pode ter sido tivdo e que cultivr BR1 compensou o ortmento de flores/vgens produzindo grãos miores e mis pesdos em condições de disponiilidde de águ no solo. Trlhos futuros e repetição deste experimento em outrs sfrs serão relizdos visndo comprovr o potencil ds GMs n tolerânci o estresse hídrico. grdecimentos À EMBRP-SOJ pelos lortórios e instlções, CPES e o CNPq pels olss de estudos dos estudntes envolvidos no trlho. Referêncis iliográfics BENEVENTI, M.. 2Trnsformção genétic em soj pel inserção d construção gênic contendo região promotor do gene rd2 e região codnte do gene DREB1 de ridopsis thlin, visndo tolerânci à sec. f. Dissertção.. ENGELS, C. 21. Otenção e crcterizção de plnts de soj geneticmente modificds com o gene tdreb2 visndo tolerânci à sec. f. Dissertção (Mestrdo em Genétic e Biologi Moleculr) - Universidde Estdul de Londrin. Londrin. FRIS, J.R.B.; NEPOMUCENO,.L.; NEUMIER, N.; MRION, E. 2ª. Efeito de regimes pluviométricos sore o rendimento de grãos de soj. In Congresso Brsileiro de grometeorologi, 14, 2. Cmpins, SP. nis. Cmpins: Sociedde Brsileir de grometeorologi SB, UNICMP: CD-ROM. FRIS, J.R.B.; NEUMIER, N.; NEPOMUCENO,.L.; MRIN, F. 2. Modelgem pr estimtiv de perds de rendimento de grãos de soj em função d disponiilidde hídric. In: Simpósio Interncionl de gricultur de Precisão,. Sete Lgos, 2. rtigos. Sete Lgos, MG: Emrp Milho e Sorgo, CD-rom. FRIS, J.R.B.; NEUMIER, N.; NEPOMUCENO. 27. Ecofisiologi d Soj. Circulr Técnic 48. HSIO, T.e. 17. Plnt responses to wter stress, nn. Rev. Plnt Physiol., New York, v.24, p.1-7. MTHUR-BHTNGR, P.; DEVI, M.J.; REDDY, D.S.; LVNY, M.; VDEZ, V.; SERRJ, R.; SHINOZKI, K.,Y. SHRM, K.K. 27. Stress-inducile expression of t DREB1 in trnsgenic penut (rchis hypoge L.) increses trnspirtion efficiency under wter-limiting conditions. Plnt Cell Report, v.2, p Mejormiento Genético y Biotecnologí

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