Aplicações da engenharia genética para melhora daperformance de plantas frente a estresses abióticos.
Marcelo [email protected]
Centro de Biologia Molecular e Engenharia GenéticaUniversidade Estadual de Campinas
Campinas
Universidade Estadual de Campinas
@BIOTIC STRESS 2000 (http://www.dsa.unipr.it/as2000/)
Electronic network dedicated to all the aspects of abiotic stress
and its effects on crops and environment
plant biologists and geneticists, meteorologists, experts in global changes, plant breeders, bioinformatics experts, agronomists, economists, physiologists, biotechnologists, experts of planning and management, social scientists and educators.
Interação genética tradicional e molecular é fundamental
O que é a engenharia genética
Na+
H+
Na+
Cinética da troca de Na+/H+
transgênicas
selvagens
Resistência ao estresse salino
Selvagem
Transgênico
0 50 100 150 200 mM NaCl
Tolerância a baixas temperaturas pela expressão do gene da colina oxidase
Sakamoto et al. 2000. Plant J. 22:449.
Alia et al. 1998, Plant J. 16:155.
p35S codA 3’NT
Colina Betaína
Colinaoxidase
Estabiliza estruturas altamente ordenadas de proteínas in vitro
Níveis de betaína
0.9 0.76 0.7 n.d.
Capacidade fotossintética
codA
selvagem
Efeitos da expressão do gene codA em baixas temperaturas
milhares de genes são fixados ordenadamente em membranas
de nylon
*
**
**
**
****
O RNA de células tratadas é convertido em DNA, incorporando radioatividade.
Transcrição
mRNA
****
********
**********
Hibridação
Detecção
O sinal detectado é proporcionalao número de moléculas de mRNAde cada gene presente na célula
Arranjos de DNA
Solo sem Al 60% saturação Al
Avaliação do papel do gene x em plantas transgênicas
Selvageme
Transgênico
p35S Troc. ac. org. 3’NT
Selvagem
Transgênico
Comentários finais
Esforço multidisciplinar é essencial
Ensaios em plantas transgênicas de tabaco e Arabidopsis permitem avaliar o impacto de cada gene na tolerância
As tecnologias genômicas permitirão identificar genesativados durante os estresses
Tolerância ao Alumínio e melhora na absorção de P pela superexpressão da citrato sintase
p35S Citrato sintase 3’NT
Fuente et al. 1997. Science 276:1566.
López-Bucio et al. 2000. Nature Biotecnol. 18:450.
Citoplasma Rizosfera
citrato
Al
CanalIônico
P
Superprodução de citrato sintase
Atividade de CS nas plantas
0
1
2
3
4
5
Controle CSb-4 CSb-11 CSb-15 CSb-18
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
Citrato interno
Citrato exsudado
Níveis de citrato
Efeitos da superexpressão da CS
Inibição do crescimento radicular na presença de Al
Coloração com hematoxilina:O Al não penetra na raiz
controle CSb-18
Plantas de mamão crescidas em meio com Al
Absorção de P
Crescimento em solo combaixo conteúdo de P Frutos de plantas crescidas em 22 ppm de P
Tolerância à baixas temperaturas pela expressão do gene da colina oxidase
Sakamoto et al. 2000. Plant J. 22:449
p35S codA 3’NT
Colina Betaína
Colinaoxidase
Estabiliza estruturas altamente ordenadas de proteínas in vitro
Efeitos protetor do gene codA em sementes expostas a altas temperaturas
sementes mantidas 60 minutos a 22 oC, 40 oC, 50 oC e 55 oC
transferidas a 22 oC durante 3 dias
Efeito protetor do gene codA em sementes expostas a altas temperaturas
22 oC
40 oC
50 oC
55 oC
22 oC
40 oC
50 oC
55 oC
Selvagem Transgênico
Efeito protetor do gene codA em sementes durante a germinação em altas temperaturas
0
20
40
60
80
100
120
Selvagem
codA
22 oC 30 oC 32.5 oC 35 oC
% d
e g
erm
inaç
ão
Proteínareguladoraexpressão
gênica
Glutationa S-Transferase
Guaiacolperoxidase
Glutationaredutase
Peroxidase
Genes reguladores podem controlar um conjunto de genes
AscorbatoPeroxidase
DehidroascorbatoPeroxidase
Monodehidroascorbatoredutase
Superóxidodismutase
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