Identificação de genes diferencialmente expressos em soja em resposta à Phakopsora pachyrhizi pela metodologia ACP.

A ferrugem asiática da soja (FAS), causada pelo fungo Phakopsora pachyrhizi, é uma doença foliar destrutiva em quase todos os países produtores de soja. Ferramentas biotecnológicas podem auxiliar no entendimento dos mecanismos de resposta de defesa a este fungo em nível molecular e consequentemente no controle da doença. Para identificar genes envolvidos em resposta à infecção com FAS, RNA de folhas infectadas e não infectadas de genótipos de soja resistente (PI561356) e suscetível (BRS 184), foram analisadas pela metodologia ACP (Annealing Control Primer). Quarenta ACPs foram utilizados para identificar e sequenciar 59 genes diferencialmente expressos (DEGs) e 44 destes genes mostraram homologia com proteínas conhecidas e foram identificados como envolvidos principalmente em fotossíntese, síntese e degradação de proteínas. A maioria dos DEGs que foi induzida nas plantas resistentes estava envolvida na categoria funcional de defesa, energia, atividade antioxidante e transporte celular. Quatro genes com diferentes padrões de expressão foram selecionados e caracterizados por meio de análises de RT-qPCR para obter um perfil de expressão específico nos genótipos de soja resistente (PI561356), tolerante (BRS 231) e suscetível (BRS 184). Análises de RT-qPCR revelaram que as respostas iniciais são mais intensas nas plantas resistentes. Adicionalmente, foi possível identificar o gene tiazol como candidato para estudos mais detalhados de seu envolvimento com a resistência a FAS

Transcription factors expressed in soybean roots under drought stress.

To gain insight into stress-responsive gene regulation in soybean plants, we identified consensus sequences that could categorize the transcription factors MYBJ7, BZIP50, C2H2, and NAC2 as members of the gene families myb, bzip, c2h2, and nac, respectively. We also investigated the evolutionary relationship of these transcription factors and analyzed their expression levels under drought stress. The NCBI software was used to find the predicted amino acid sequences of the transcription factors, and the Clustal X software was used to align soybean and other plant species sequences. Phylogenetic trees were built using the Mega 4.1 software by neighbor joining and the degree of confidence test by Bootstrap. Expression level studies were carried out using hydroponic culture; the experiments were designed in completely randomized blocks with three repetitions. The blocks consisted of two genotypes, MG/BR46 Conquista (drought-tolerant) and BR16 (drought-sensitive) and the treatments consisted of increasingly long dehydration periods (0, 25, 50, 75, and 100 min). The transcription factors presented domains and/or conserved regions that characterized them as belonging to the bzip, c2h2, myb, and nac families. Based on the phylogenetic trees, it was found that the myb, bzip and nac genes are closely related to myb78, bzip48 and nac2 of soybean and that c2h2 is closely related to c2h2 of Brassica napus. Expression of all genes was in general increased under drought stress in both genotypes. Major differences between genotypes were due to the lowering of the expression of the mybj7 and c2h2 genes in the drought-tolerant variety at some times. Over-expression or silencing of some of these genes has the potential to increase stress tolerance

Soja resistente à ferrugem: participação de compostos voláteis nas respostas de defesa?

A ferrugem asiática da soja (FAS), causada por Phakopsora pachyrhizi, é uma grande ameaça à sojicultura brasileira. A avaliação das atividades de enzimas marcadoras de indução de resistência pode auxiliar na elucidação de mecanismos envolvidos em respostas de defesa das plantas. Proteína total e atividades de enzimas marcadoras da indução de resistência foram determinadas em extratos de folhas de plantas dos genótipos PI561356 (resistente, PI) e Embrapa 48 (susceptível, E48), inoculadas ou não com P. pachyrhizi. Respostas muito discrepantes entre os dois genótipos e entre os tempos de coleta (12, 72 e 168 h após inoculação) foram observadas, em especial para lipoxigenases e B-1, 3-glucanases. Diferentemente de E48, plantas de PI responderam tardiamente à inoculação pelo fungo com a redução da concentração da proteína total e de atividades enzimáticas. Os dados indicam que as vias que envolvem ação dessas duas enzimas devem participar ativamente da defesa das plantas de soja de E48, mas não de PI. Uma hipótese para explicar a resistência de PI é que voláteis produzidos por plantas inoculadas atuam como moduladores da resposta de defesa

Enzimas marcadoras de indução de resistência diferencialmente reguladas em soja resistente e suscetível à ferrugem-asiática-da-soja.

O objetivo deste trabalho foi avaliar, por meio de enzimas marcadoras, a indução de resistência à ferrugem-asiática-da-soja em genótipos de soja contrastantes quanto à suscetibilidade a Phakopsora pachyrhizi. Aproteína total e as atividades de cinco enzimas marcadoras da indução de resistência (lipoxigenases, peroxidases, fenilalanina amônia-liase, quitinases e ?-1, 3-glucanases) foram avaliadas em extratos de folhas de plantas de soja dos genótipos Embrapa 48 (suscetível) e PI 561356 (resistente), submetidas à inoculação ou não com o patógeno. Foram observadas respostas de defesa discrepantes entre os dois genótipos e entre os tempos de coleta (12, 72 e 168 horas após inoculação). A resposta de indução dessas enzimas assemelha-se à defesa bifásica, para Embrapa 48, e é consistente com o observado para outros patossistemas. No entanto, o genótipo PI 561356 respondeu com diminuição da concentração de proteína total e das atividades enzimáticas, o que indica redução do metabolismo geral das plantas infectadas. Há um importante mecanismo de resistência do genótipo PI 561356, ainda não relatado, embasado em vias que envolvem essas enzimas marcadoras e em mecanismos que utilizam menor concentração de proteínas, como os de via metabólica de resposta em cascata. Differentially regulated induced resistance marker enzymes in soybean genotypes resistant and susceptible to Asian soybean rust. The objective of this work was to evaluate induced resistance to Asian soybean rust by means of enzyme activities in soybean genotypes contrasting as to their susceptibility to Phakopsora pachyrhizi. Total protein and the activities of five induced resistance marker enzymes (lipoxygenases, peroxidases, phenylalanine ammonia-lyase, chitinases and ?-1, 3-glucanases) were evaluated in leaf extracts of soybean plants of the genotypes Embrapa 48 (susceptible) and PI 561356 (resistant), inoculated or not with the pathogen. Discrepant defense responses were obtained between the two genotypes and among the leaf harvest times (12, 72, and 168 hours after inoculation). The induction response of these enzymes resembles the biphasic defense in Embrapa 48 and is consistent with that observed in other pathological systems. However, the genotype PI 561356 responded with a decrease in total protein concentration and in enzymatic activities, indicating a general reduction in the metabolism of the infected plants. There is an important mechanism of resistance for the genotype PI 561356, not yet reported, which is grounded on the metabolic ways involving these induced resistance marker enzymes and on the mechanisms that use lower concentrations of total protein, such as the ones with metabolic pathways in response cascade

Molecular, anatomical and physiological properties of a genetically modified soybean line transformed with rd29A:AtDREB1A for the improvement of drought tolerance.

We evaluated the molecular, anatomical and physiological properties of a soybean line transformed to improve drought tolerance with an rd29A:AtDREB1A construct. This construct expressed dehydration- responsive element binding protein DREB1A from the stress-inducible rd29A promoter. The greenhouse growth test included four randomized blocks of soybean plants, with each treatment performed in triplicate. Seeds from the non-transformed soybean cultivar BR16 and from the genetically modified soybean P58 line (T2 generation) were grown at 15% gravimetric humidity for 31 days. To induce water deficit, the humidity was reduced to 5% gravimetric humidity (moderate stress) for 29 days and then to 2.5% gravimetric humidity (severe stress). AtDREB1A gene expression was higher in the genetically modified P58 plants during water deficit, demonstrating transgene stability in T2 generations and induction of the rd29A promoter. Drought-response genes, including GmPI-PLC, GmSTP, GmGRP, and GmLEA14, were highly expressed in plants submitted to severe stress. Genetically modified plants had higher stomatal conductance and consequently higher photosynthetic and transpiration rates. In addition, they had more chlorophyll. Overexpression of AtDREB1A may contribute to a decrease in leaf thickness; however, a thicker abaxial epidermis was observed. Overexpression of AtDREB1A in soybean appears to enhance drought tolerance

Identification of novel soybean microRNAs involved in abiotic and biotic stresses

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Small RNAs (19-24 nt) are key regulators of gene expression that guide both transcriptional and post-transcriptional silencing mechanisms in eukaryotes. Current studies have demonstrated that microRNAs (miRNAs) act in several plant pathways associated with tissue proliferation, differentiation, and development and in response to abiotic and biotic stresses. In order to identify new miRNAs in soybean and to verify those that are possibly water deficit and rust-stress regulated, eight libraries of small RNAs were constructed and submitted to Solexa sequencing.</p> <p>Results</p> <p>The libraries were developed from drought-sensitive and tolerant seedlings and rust-susceptible and resistant soybeans with or without stressors. Sequencing the library and subsequent analyses detected 256 miRNAs. From this total, we identified 24 families of novel miRNAs that had not been reported before, six families of conserved miRNAs that exist in other plants species, and 22 families previously reported in soybean. We also observed the presence of several isomiRNAs during our analyses. To validate novel miRNAs, we performed RT-qPCR across the eight different libraries. Among the 11 miRNAs analyzed, all showed different expression profiles during biotic and abiotic stresses to soybean. The majority of miRNAs were up-regulated during water deficit stress in the sensitive plants. However, for the tolerant genotype, most of the miRNAs were down regulated. The pattern of miRNAs expression was also different for the distinct genotypes submitted to the pathogen stress. Most miRNAs were down regulated during the fungus infection in the susceptible genotype; however, in the resistant genotype, most miRNAs did not vary during rust attack. A prediction of the putative targets was carried out for conserved and novel miRNAs families.</p> <p>Conclusions</p> <p>Validation of our results with quantitative RT-qPCR revealed that Solexa sequencing is a powerful tool for miRNA discovery. The identification of differentially expressed plant miRNAs provides molecular evidence for the possible involvement of miRNAs in the process of water deficit- and rust-stress responses.</p

Erosão hídrica pós-plantio em florestas de eucalipto na bacia do rio Paraná, no leste do Mato Grosso do Sul

Nas regiões tropicais, o desgaste provocado no solo por ação das águas da chuva, ou seja, a erosão hídrica é a mais importante forma de degradação do solo. Visto que os plantios florestais de eucalipto estão inseridos em ecossistemas sensíveis às perturbações antrópicas em razão de ocorrência de plantações em solos com baixos teores de argila, com baixa fertilidade natural e grande parte das plantações estabelecidas em antigas áreas agrícolas e de pastagens degradadas, surge a necessidade do entendimento dos processos que regem a erosão hídrica e suas relações com as perdas de solo e água nos sistemas florestais. Objetivaram-se com este trabalho calcular os valores de erosividade da chuva (fator R - EI30), estimar a tolerância de perda de solo (T) para as classes representativas nas áreas de estudo, avaliar as perdas de solo e água por erosão hídrica e verificar a influência, por meio de análise de componentes principais (ACP), de atributos físicos e matéria orgânica do solo sobre a erosão hídrica em florestas de eucalipto no estádio de pós-plantio. Os tratamentos constituíram de diferentes sistemas de manejo dos resíduos e da disposição de plantio (nível e desnível), em dois biomas distintos, Cerrado e Floresta, e solo descoberto. Os solos foram classificados como Latossolo Vermelho distrófico típico textura média-alta fase floresta (LVd1) e Latossolo Vermelho distrófico típico textura média-baixa fase cerrado (LVd2). O estudo foi realizado em áreas experimentais de plantio de eucalipto localizadas no município de Três Lagoas, na bacia do Rio Paraná, no leste do Mato Grosso do Sul. O índice de erosividade anual obtido foi de 6.792,7 MJ mm ha-1 h-1 ano-1. Os valores de T variaram de 9,0 a 11,0 Mg ha-1 ano-1, para o LVd2 e LVd1, respectivamente. As perdas de solo apresentaram valores em torno de 0 a 0,505 Mg ha-1 no LVd1 e de 0 a 0,853 Mg ha-1, no LVd2. A ACP evidenciou-se eficiente na discriminação dos sistemas de manejo em razão da interação entre os atributos físicos e matéria orgânica do solo e suas relações com a erosão hídrica, possibilitando visualizar de forma clara a influência do manejo sobre esses atributos e a relação de ambos com as perdas de solo e água