A origem do milho: a identificação de Saccharum como um dos provaveis parentais alotetraploides

Autor(es)

Thais Rezende e Silva Figueira

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
• Data de defesa: 2007-02-28

Membros da banca

Paulo Arruda; José Andrés Yunes; Gonçalo Amarante Guimarães Pereira; Maria Helena de Souza Goldman; Ricardo Antunes Azevedo; Maria Fatima Grossi de Sa

• Orientador: Paulo Arruda

Resumo

O seqüenciamento de ESTs e a sua organização em bancos de dados constituem poderosas ferramentas para a identificação de genes expressos em determinados tecidos e/ou tipos celulares. Buscando obter informações sobre o metabolismo e o desenvolvimento da semente do milho, nós criamos um banco de ESTs denominado MAIZEST. Esse banco de dados contem ESTs de um grande número de tecidos do milho e é especialmente rico em seqüências provenientes do endosperma em desenvolvimento. O MAIZEST contém 227.431 ESTs oriundas de mais de 30 órgãos e tecidos de milho. Desses, 64.537 são provenientes de endosperma em desenvolvimento sendo que 30.531 foram seqüenciados em nosso laboratório. Utilizando ferramentas de bioinformatica, identificamos no MAIZEST um conjunto de genes preferencialmente expressos no endosperma, dentre os quais destacam-se fatores de transcrição posivelmente envolvidos em processos chave do metabolismo, diferenciação e desenvolvimento do endosperma. Em seguida, identificamos no MAIZEST os genes que codificam as proteínas de reserva de milho, as zeínas, e fizemos um estudo comparativo entre os genes que coficam as prolaminas do milho, do sorgo e da cana-de-açúcar. Estudos evolutivos sugerem que o milho seja o produto de uma alotetraploidização ocorrida pela hibridização interespecífica de dois ancestrais n=5. O milho deve ter sido originado através de um evento de alotetraploidização segmental, ocorrido a aproximadamente 11 milhões de anos, ou através de um evento único de duplicação, ocorrido acerca de 5 milhões de anos. Todavia, até o momento, os progenitores do milho ainda não haviam sido identificados. Neste trabalho, demonstramos que um destes progenitores pertence à linhagem Saccharum, que deu origem à moderna cana-de-açúcar. Comparando os padrões das prolaminas do milho, do sorgo e da cana-de-açúcar, observamos uma grande similaridade entre milho e cana. As prolaminas, que se acumulam no endosperma dos cereais, podem ser agrupadas em classes estruturalmente distintas, denominadas de a-, ß-, ?- e d-prolaminas. Quase a totalidade dessas classes de prolaminas são encontradas nas três espécies, mas em milho existem duas classes de a-zeinas, as de 22KD e as de 19KD. Sorgo possui apenas a-kafirinas de 22 KD, enquanto a cana, como o milho, possui as a-prolaminas de 22 e 19KD, as quais denominamos caneinas. O alinhamento das seqüências de aminoácido das a-zeínas, a-caneinas e a-kafirinas revelou que em cana e milho, o sexto domínio, de uma estrutura composta por 10 domínios a-helices que caracterizam as a-prolaminas de 22 KD, está ausente nas a-prolaminas de 19KD. Uma vez que as a-prolaminas de 22KD estão presentes em sorgo, e em outras espécies da tribo Andropogoneae, como o Coix, nós postulamos que as a-prolaminas de 19KD foram origindas pela deleção do sexto domínio das a-prolaminas de 22KD, ocorrida em uma linhagem acestral de Saccharum. Saccharum e Sorgo divergiram entre 8-9 milhões de anos, quando apenas as a-prolaminas de 22KD existiam. As caneínas de 19KD foram originadas após esta divergência o que sugere que o milho herdou a a-zeina de 19KD de Saccharum, após a hibridização interespecífica entre Saccharum e outro progenitor Androponeae n=5 (AU)

• Processo FAPESP: 01/14108-0 - Genes expressos em endosperma de milho relacionados ao metabolismo de lisina e síntese de proteínas de reserva
• Beneficiário: Thais Rezende e Silva Figueira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto