Clonagem e estudo funcional do promotor do gene DREB de mamoneira (Ricinus communis L.)

Abstract

Um dos principais estresses que restringem a capacidade e a eficiência da planta realizar os processos bioquímicos importantes é a falta de água. As conseqüências para o vegetal vão desde alterações no volume celular à desnaturação de importantes proteínas, e dependendo da intensidade do estresse, poderá ocasionar a morte da planta. Com isso, as plantas apresentam mecanismos bioquímicos que respondem ao estresse hídrico. Estas respostas envolvem as funções de muitos genes que podem ocorrer em segundos ou levar horas, conferindo ao vegetal a capacidade de tolerar aquela condição desfavorável. Um dos mecanismos gênicos envolvidos na geração de respostas ao estresse hídrico em plantas, é mediado pela expressão do gene DREB-CBF (Dehydration-responsive element binding protein/C-repeat-binding factor). Este gene codifica para uma proteína regulatória, proteína DREB, um fator de transcrição que está envolvido na ativação de outros genes relacionados à tolerância ao estresse hídrico. Então, iniciamos um trabalho para a obtenção e caracterização biológica do promotor do gene DREB da mamoneira (Ricinus communis L.), conhecidamente uma planta com grande tolerância à seca, por meio da técnica da TAIL-PCR. Com a finalidade de estudar a expressão deste promotor sob condições de estresse hídrico, realizamos a construção quimérica do promotor ao gene repórter gus, originando um vetor final denominado pRCDREB1pro, utilizado para transformar plantas de fumo (Nicotiana tabacum). Folhas de uma planta transgênica foram utilizadas em um ensaio de simulação de estresse hídrico. Os resultados revelaram a expressão do gene gus, sob o controle do promotor DREB, apenas nas condições de estresse. Uma análise filogenética do gene RcDREB clonado mostrou que se trata de um gene do grupo A-5 (gene envolvidos com resposta aos estresses hídrico e salino). Este trabalho será a base para geração de plantas agricultáveis tolerantes ao estresse hídrico. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The water deficit is the main stress that restricts the capacity and efficiency of the plant to conduct important biochemical processes. The consequence for the plant is the modification of cellular volume and denaturizing of important proteins. According to intensity of the stress condition, it can cause plant death. Plants have biochemical mechanisms to tolerance water-stress and respond to these conditions with an array of biochemical and physiological alterations, which involve functions of many gene expressions, which may occur within a few seconds or within minutes or even hours to promote the ability of the plant to survive stress. The dehydration responsive element binding proteins (DREB) are important transcription factors that induce a set of water stress- related genes. In this work we aimed the isolation of a DREB gene promoter from castor bean (Ricinus communis L.), known as a plant that presents a strong tolerance to drought. The TAIL-PCR was used to isolate the 5´region of a DREB-like gene (here called as RcDREB). To study the expression induced by this promoter under water-stress condition, we constructed a chimeric gene with the RcDREB promoter controlling a reporter gene (gus). The final vector (named pRCDREB1pro) was used to transform tobacco plants (Nicotiana tabacum). Leaves from a transgenic plant were used in a simulator assay for water-stress. The results revealed that the gus gene expression under control of the RcDREB gene promoter was observed only under 4 to 8-h stress condition. A phylogenetic analysis with cloned RcDREB gene showed that it belongs to the group A-5 (genes that are water- and salinity stress responsive). This work will be the foundation to generate crop plants tolerant to water stress.