Introgredindo e verificando alelos para alto oleico na qualidade do grão de soja e sua influência nas vias dependentes de ácido jasmônico

Abstract

O Brasil possui a maior produção de soja (Glycine max) do mundo, e seus atrativos como alto teor de óleo e proteína fazem do grão um dos produtos de maior interesse comercial. O grão de soja é composto de cerca de 20% de lipídeos – sendo 13% ácido palmítico, 4% ácido esteárico, 20% ácido oleico, 55% de ácido linoleico e 8% de ácido linolênico. A composição de ácidos graxos do grão determina a qualidade do óleo além de determinar características como: sabor, odor e valor nutricional. A principal meta no melhoramento da qualidade do óleo de soja tem sido o aumento de sua estabilidade oxidativa, reduzindo o teor de ácido linolênico e aumentando o teor de ácido oleico e isso pode ser feito utilizando metodologias de melhoramento genético e biologia molecular. Os genes FAD2-1A e FAD2-1B codificam as enzimas que controlam os níveis de ácido oleico no grão de soja, com isso, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver variedades de soja com alto oleico através de retrocruzamentos de linhagens melhoradas pelo Programa de Melhoramento da Qualidade da Soja (PQMS) com variedades promissoras comercialmente. Outro objetivo desse estudo foi verificar a relação entre os teores de ácido oleico na resposta a estresses nas vias de ácido jasmônico. Após confirmação da presença dos genes FAD2-1A e FAD2-1B nas linhagens do PQMS, foi selecionada variedade SUPREMA, com cerca de 85% de ácido oleico em sua composição para dar início aos cruzamentos e retrocruzamentos e avançando até a geração RC1 com resultados promissores e projeção de continuidade da introgressão completa dos alelos de alto oleico nesta variedade. Quanto a influência do teor de ácido oleico nas vias de jasmonato, foram analisados valores de expressão gênica dos genes OPR3 – específico na via do ácido jasmônico e HS1PRO1 – ligado à resistência de nematoide e usado para submeter a planta a condições de estresse. O experimento foi realizado no tempo de 1, 5 e 10 dias em plantas convencionais e plantas alto oleico e como resultado foi possível observar no gene OPR3, que as plantas alto oleico tem uma ativação maior no primeiro dia de experimento enquanto que a planta convencional apresenta uma ativação mais tardia, indicando que a baixa disponibilidade de ácido linolênico na planta alto oleico altera a quantidade de ácido jasmônico produzida naturalmente pela planta em condições de estresse. O gene HS1PRO1 na planta alto oleico teve uma expressão cerca de 15 vezes maior em condições de estresse. Em ambos os genes se observou que a nível transcricional há uma diferença entre as plantas convencionais e alto oleico, porém, são necessários outros experimentos para confirmar o resultado esperado. Palavras-chave: Cruzamento. Expressão gênica. Jasmonato.

Brazil has the world’s largest soybean production (Glycine max), and its high oil and protein content make the grain products of greatest commercial interest. Soybean is composed of about 20% lipids – 13% palmitic acid, 4% stearic acid, 20% oleic acid, 55% linoleic acid, and 8% linolenic acid. The fatty acid composition of the grain determines the quality of the oil in addition to determining characteristics such as taste, odor, and nutritional value. The main goal in improving the quality of soybean oil has been to increase its oxidative stability, reduce the linolenic acid content, and increase the oleic acid content and this can be done using genetic improvement and molecular biology methodologies. The FAD2-1A and FAD2-1B genes encode enzymes that control the levels of oleic acid in the soybean grain, and the present work aims to develop soybean varieties with high oleic through backcrosses of improved lines by the Programa de Melhoramento da Qualidade da Soja (PQMS) with commercially promising varieties. Another objective was to verify the relationship between the levels of oleic acid in the stress response in the jasmonic acid pathways. After confirming the presence of FAD2-1A and FAD2-1B genes in the PQMS lines, the SUPREMA variety was selected, with about 85% of oleic acid in its composition to start the crosses and advance to the RC1 generation. Regarding the influence of oleic acid content on jasmonate pathways, gene expression values of genes OPR3 – specific in the jasmonic acid pathway and HS1PRO1 – linked to nematode resistance and used to subject the plant to stress conditions were analyzed. The experiment was carried out at 1, 5, and 10 days in conventional plants and high oleic plants, and as a result, it was possible to observe in the OPR3 gene that the high oleic plants have a greater activation on the first day of the experiment while the conventional plant presents a later activation, indicating that the low availability of linolenic acid in the high oleic plant alters the amount of jasmonic acid naturally produced by the plant under stress conditions. The HS1PRO1 gene in the high oleic plant had an expression about 15 times higher under stress conditions. In both genes it was observed that at the transcriptional level there is a difference between conventional and high oleic plants, however, other experiments are necessary to confirm the observed result. Keywords: Crossing. Gene expression. Jasmonate.