Análise de rede de co-expressão revela fatores de transcrição associados à biossíntese de parede celular em cana-de-açúcar

• Processo: 16/00593-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2016
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2016
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Biologia Molecular
• Pesquisador responsável: Glaucia Mendes Souza
• Beneficiário: Glaucia Mendes Souza
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Biologia molecular vegetal Fatores de transcrição Lignina Biossíntese Parede celular Cana-de-açúcar Publicações de divulgação científica Artigo científico
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: cell wall | co-expression network | expression profiling | lignin | sugarcane | transcription factors | Biologia Molecular de Plantas

Resumo

A cana de açúcar é um híbrido de Saccharum officinarum e Saccharum spontaneum, com contribuições menores de outras espécies Saccharum e outros gêneros. A compreensão da base molecular do metabolismo da parede celular em cana pode permitir mudanças racionais na qualidade da fibra e conteúdo ao projetar novas culturas energéticas. Este trabalho descreve um perfil de expressão comparativa da genótipos ancestrais de cana: S. officinarum, S. spontaneum e S. robustum e um híbrido comercial: RB867515, ligando a expressão gênica aos fenótipos para identificar genes para melhoramento da cana. Experimentos de oligoarrays de folhas, entrenós imaturos e intermediários, detectou 12.621 senso e 995 transcritos antissenso. Metabolismo de aminoácidos foi particularmente evidente entre as vias que mostram expressão transcritos antisenso naturais (NAT). Para todos os tecidos da amostra, a análise de expressão revelaram 831, 674 e 648 genes diferencialmente expressos em S. officinarum, S. robustum e S. spontaneum, respectivamente, usando como referência RB867515. Expressão de transportadores de açúcar pode explicar as diferenças entre genótipos de sacarose, mas uma expressão diferencial inesperada de histonas também foram identificados entre genótipos de alto e baixo Brix. Genes da biossíntese de lignina e genes relacionados bioenergética foram regulados positivamente no genótipo com mais lignina, sugerindo que estes genes são importantes para S. spontaneum para alocar carbono a lignina, enquanto que S. officinarum aloca ao armazenamento de sacarose. Análise da rede Co-expressão identificou 18 fatores de transcrição possivelmente relacionados à biossíntese da parede celular enquanto análise in silico detectou cis-elementos envolvidos na biossíntese da parede celular em seus promotores. Nossos resultados fornecem informações para elucidar redes regulatórias envolvidas em características de interesse que permitirão a melhoria da cana de açúcar para produção de biocombustíveis e produtos químicos de alto valor agregado. (AU)