Caracterização de sequências de DNA expressas durante o desenvolvimento de órgãos reprodutivos de Brachiaria brizantha (Hochst. ex A. Rich.) Stapf

Abstract

Brachiaria brizantha é uma gramínea forrageira da família Poaceae, introduzida da África, e amplamente utilizada no Brasil. Brachiaria se reproduz de modo sexual ou assexual por apomixia, clonagem de plantas por sementes. O desenvolvimento de ferramentas biotecnológicas para transferência de genes é de grande interesse para os programas de melhoramento desse gênero. As bases moleculares da reprodução ainda não estão bem elucidadas, a formação do gametófito e os principais eventos reprodutivos ocorrem dentro das anteras e ovários, sendo de grande interesse a identificação de genes expressos nesses órgãos e suas regiões regulatórias. Neste trabalho foram escolhidas sete sequências de cDNA de alta expressão em ovários de Brachiaria, na megasporogênese e megagametogênese com objetivo de isolar as sequências promotoras desses genes. As regiões codificadoras dos cDNA foram amplificadas de modo a ter essa região completa e conhecer a função inferida em bancos de dados. As sete sequências estudadas tiveram maior expressão em órgãos reprodutivos (ovários e anteras) e raízes quando comparada a folhas. Transcritos desses genes foram localizados em diferentes tecidos de ovários e anteras. A região codificadora completa e a região promotora putativa foram obtidas para BbrizRPS8, BbrizRPS15a e BbrizRPL41, nomeados neste trabalho em função da similaridade com os genes codificadores de proteínas ribossomais correspondentes. A expressão de BbrizRPS8, BbrizRPS15a e BbrizRPL41 foi observada em células mitoticamente ativas, em tecidos em crescimento do óvulos, anteras e raízes, consistente com a expressão de genes que codificam proteínas ribossomais em outras plantas, sugerindo envolvimento desses genes em atividades gerais de regulação do crescimento e desenvolvimento de órgãos reprodutivos e raízes, independentemente do modo de reprodução. As regiões promotoras putativas de BbrizRPS8, BbrizRPS15a e BbrizRPL41 foram capazes de dirigir a expressão transiente do gene repórter GUS em unidades embriogênicas de arroz e flores de Arabidopsis thaliana e poderão ser utilizadas em futuras análises de expressão de genes de interesse em órgãos reprodutivos. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Brachiaria brizantha is a forage grass of the Poaceae family, introduced from Africa and largely used in Brazil. Brachiaria reproduces sexually or asexually by apomixis, an asexual mode of reproduction through seeds. The development of biotechnological tools for gene transfer is being researched to support the breeding programs on this genus. The molecular bases of reproduction have not yet been fully elucidated, however it is known that gametophyte formation and main reproductive events occur inside the anthers and ovaries. There is therefore much interest in identifying expressed genes and their corresponding upstream regulatory sequences in these organs. In this work seven cDNA sequences with higher expression in ovaries of Brachiaria at megasporogenesis and megagametogenesis were chosen in order to isolate the corresponding promoter sequences. The open read frame (ORF) of cDNAs were amplified and their function inferred in databases. The seven sequences studied had higher expression in reproductive organs (ovaries and anthers) and roots compared to leaves. Transcripts of these genes were located in different tissues of ovaries and anthers. The complete coding region and putative promoter region were obtained for clones BbrizRPS8, and BbrizRPS15a BbrizRPL41 as nominated in this work due to their similarities with corresponding genes encoding ribosomal proteins. The expression of BbrizRPS8, BbrizRPS15a and BbrizRPL41 was observed in mitotically active cells, in growing ovule, anthers and roots, consistent with the expression of genes encoding ribosomal proteins in other plants, suggesting that these genes could be involved in general activities regulating growth and development of reproductive organs and roots, irrespective of the mode of reproduction. The putative promoter regions of BbrizRPS8, BbrizRPS15a and BbrizRPL41 were able to drive transient expression of the reporter gene GUS in the embryogenic units of rice and Arabidopsis thaliana flowers and may be used for future analysis of expression of genes in reproductive organs.