Bioquímica e Biologia Molecular
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Item Mapeamento de QTL para conteúdos de proteína e óleo em soja(Pesquisa Agropecuária Brasileira, 2010-05) Rodrigues, Josiane Isabela da Silva; Miranda, Fábio Demolinari de; Ferreira, Adésio; Borges, Leandro Luiz; Ferreira, Marcia Flores da Silva; Good-God, Pedro Ivo Vieira; Piovesan, Newton Deniz; Barros, Everaldo Gonçalves de; Cruz, Cosme Damião; Moreira, Maurilio AlvesO objetivo deste trabalho foi detectar e mapear locos de caracteres quantitativos (QTL) que afetam os conteúdos de proteína e óleo em soja (Glycine max L. Merr.). Plantas F2, derivadas do cruzamento entre a linhagem CS3032PTA276 e a variedade UFVS2012, foram cultivadas em casa de vegetação e forneceram as folhas para extração e análise de DNA. Quarenta e oito marcadores microssatélites (SSR) polimórficos foram avaliados na população F2. A avaliação dos fenótipos foi realizada em 207 famílias das progênies F2:3, em um delineamento em blocos ao acaso, com três repetições, conduzido em Viçosa, MG, em 2006. Foram detectados quatro QTL associados ao conteúdo de proteína, nos grupos de ligação D1a, G, A1, e I, e três QTL associados ao conteúdo de óleo, nos grupos A1, I e O. A variação fenotípica explicada pelos QTL variou de 6,24 a 18,94% e 17,26 a 25,93%, respectivamente, para os conteúdos de proteína e óleo. Foram detectados novos QTL associados aos conteúdos de proteína e óleo, além dos previamente relatados em outros estudos. Regiões distintas das atualmente conhecidas podem estar envolvidas no controle genético do teor de proteína e óleo na soja.Item Divergência em QTLs e variância genética para teores de proteína e óleo em soja(Pesquisa Agropecuária Brasileira, 2015-11) Rodrigues, Josiane Isabela da Silva; Arruda, Klever Márcio Antunes; Cruz, Cosme Damião; Piovesan, Newton Deniz; Barros, Everaldo Gonçalves de; Moreira, Maurilio AlvesO objetivo deste trabalho foi avaliar a relação entre os parâmetros de divergência em regiões de QTLs e a variância genética em genótipos de soja, quanto aos teores de proteína e óleo nos grãos. Dois grupos de genótipos foram avaliados, em diferentes ambientes, quanto aos teores de proteína e óleo e genotipados com marcadores moleculares de regiões de QTLs. A partir de cada grupo, estabeleceram-se subgrupos por critérios pré-definidos e avaliou-se a relação entre os parâmetros, tendo-se comparado a divergência média e a variância genética entre os subgrupos. Os subgrupos foram definidos com base nos critérios de diferença em divergência média, homogeneidade e heterogeneidade nos subgrupos e proximidade em uma projeção tridimensional da matriz de distância. As percentagens de concordância entre maiores valores de divergência média e de variância genética para o total de subgrupos de cada grupo inicial foram de 72,5 e de 73,4%, respectivamente. Portanto, nestes genótipos, há relação positiva entre as estimativas de divergência em regiões de QTL e variância genética para os teores de proteína e de óleo dos grãos. As distâncias genéticas com base nos marcadores moleculares de regiões de QTLs são eficientes para a predição da variabilidade genética em genótipos de soja para os teores de proteína e de óleo dos grãos.Item Biometric analysis of protein and oil contents of soybean genotypes in different environments(Pesquisa Agropecuária Brasileira, 2014-06) Rodrigues, Josiane Isabela da Silva; Arruda, Klever Márcio Antunes; Cruz, Cosme Damião; Piovesan, Newton Deniz; Barros, Everaldo Gonçalves de; Moreira, Maurilio AlvesThe objective of this work was to identify by biometric analyses the most stable soybean parents, with higher oil or protein contents, cultivated at different seasons and locations of the state of Minas Gerais, Brazil. Forty-nine genotypes were evaluated in the municipalities of Viçosa, Visconde do Rio Branco, and São Gotardo, in the state of Minas Gerais, from 2009 to 2011. Protein and oil contents were analyzed by infrared spectrometry using a FT-NIR analyzer. The effects of genotype, environment, and genotype x environment interaction were significant. The BARC-8 soybean genotype is the best parent to increase protein contents in the progenies, followed by BR 8014887 and CS 3032PTA276-3-4. Selection for high oil content is more efficient when the crossings involve the Suprema, CD 01RR8384, and A7002 genotypes, which show high mean phenotypic values, wide adaptability, and greater stability to environmental variation.Item Does mechanical damage on soybean induces the production of flavonoids?(Anais da Academia Brasileira de Ciências, 2018-10) Silva, Paulo Luiz da; Cordeiro, Gláucia; Silva, Carolina R. da; Barros, Rafael A.; Silva, Camila R. da; Zanuncio, José C.; Campos, Wellington G.; Oliveira, Maria G. A.The response of plants to grazing includes the production of chemical defense compounds such as proteases inhibitors and secondary metabolites as flavonoids, which makes them less palatable to feeding and negatively affecting the physiology of insects. The aim of this study was to evaluate the phytochemical response of soybean cultivars (Glycine max (L.) Merrill) resistant (IAC-17, IAC-24) and susceptible (IAC-P1) to insects after mechanical damage. These cultivars were mechanically injured, and after 24 hours samples of these plants were analyzed by HPLC to identify and quantify flavonoids. The flavonoids daidzein, quercetin, and rutin were quantified, with the highest concentration of daidzin in soybean cultivars after mechanical damage. Rutin was biosynthesized by IAC-24. The cultivars IAC-PL1, IAC-17, and IAC- 24 did not show a flavonoid response to mechanical damage. The soybean cultivars are not dependent on mechanical damage to produce flavonoids.Item Complete inventory of soybean NAC transcription factors: Sequence conservation and expression analysis uncover their distinct roles in stress response(Gene, 2009-09-01) Pinheiro, Guilherme L.; Marques, Carolina S.; Costa, Maximiller D.B.L.; Reis, Pedro A. B.; Alves, Murilo S.; Carvalho, Claudine M.; Fietto, Luciano G.; Fontes, Elizabeth P. B.We performed an inventory of soybean NAC transcription factors, in which 101 NAC domain-containing proteins were annotated into 15 different subgroups, showing a clear relationship between structure and function. The six previously described GmNAC proteins (GmNAC1 to GmNAC6) were located in the nucleus and a transactivation assay in yeast confirmed that GmNAC2, GmNAC3, GmNAC4 and GmNAC5 function as transactivators. We also analyzed the expression of the six NAC genes in response to a variety of stress conditions. GmNAC2, GmNAC3 and GmNAC4 were strongly induced by osmotic stress. GmNAC3 and GmNAC4 were also induced by ABA, JA and salinity but differed in their response to cold. Consistent with an involvement in cell death programs, the transient expression of GmNAC1, GmNAC5 and GmNAC6 in tobacco leaves resulted in cell death and enhanced expression of senescence markers. Our results indicate that the described soybean NACs are functionally non-redundant transcription factors involved in response to abiotic stresses and in cell death events in soybean.Item Expression of the sucrose binding protein from soybean: renaturation and stability of the recombinant protein(Phytochemistry, 2007-01-12) Rocha, Carolina S.; Luz, Dirce F.; Oliveira, Marli L.; Baracat-Pereira, Maria C.; Medrano, Francisco Javier; Fontes, Elizabeth P.B.The sucrose binding protein (SBP) belongs to the cupin family of proteins and is structurally related to vicilin-like storage proteins. In this investigation, a SBP isoform (GmSBP2/S64) was expressed in E. coli and large amounts of the protein accumulated in the insoluble fraction as inclusion bodies. The renatured protein was studied by circular dichroism (CD), intrinsic fluorescence, and binding of the hydrophobic probes ANS and Bis-ANS. The estimated content of secondary structure of the renatured protein was consistent with that obtained by theoretical modeling with a large predominance of b-strand structure (42%) over the a-helix (9.9%). The fluorescence emis- sion maximum of 303 nm for SBP2 indicated that the fluorescent tryptophan was completely buried within a highly hydrophobic environment. We also measured the equilibrium dissociation constant (K d ) of sucrose binding by fluorescence titration using the refolded protein. The low sucrose binding affinity (K d = 2.79 ± 0.22 mM) of the renatured protein was similar to that of the native protein purified from soybean seeds. Collectively, these results indicate that the folded structure of the renatured protein was similar to the native SBP protein. As a member of the bicupin family of proteins, which includes highly stable seed storage proteins, SBP2 was fairly stable at high temperatures. Likewise, it remained folded to a similar extent in the presence or absence of 7.6 M urea or 6.7 M GdmHCl. The high stability of the renatured protein may be a reminiscent property of SBP from its evolutionary relatedness to the seed storage proteins.Item QTL mapping for yield components and agronomic traits in a Brazilian soybean population(Crop Breeding and Applied Biotechnology, 2015-12-21) Rodrigues, Josiane Isabela da Silva; Miranda, Fábio Demolinari de; Piovesan, Newton Deniz; Ferreira, Adésio; Ferreira, Marcia Flores da Silva; Cruz, Cosme Damião; Barros, Everaldo Gonçalves de; Moreira, Maurilio AlvesThe objective of this work was to map QTL for agronomic traits in a Brazilian soybean population. For this, 207 F2:3 progenies from the cross CS3035PTA276-1-5-2 x UFVS2012 were genotyped and cultivated in Viçosa-MG, using randomized block design with three replications. QTL detection was carried out by linear regression and composite interval mapping. Thirty molecular markers linked to QTL were detected by linear regression for the total of nine agronomic traits. QTL for SWP (seed weight per plant), W100S (weight of 100 seeds), NPP (number of pods per plant), and NSP (number of seeds per plant) were detected by composite interval mapping. Four QTL with additive effect are promising for marker-assisted selection (MAS). Particularly, the markers Satt155 and Satt300 could be useful in simultaneous selection for greater SWP, NPP, and NSP.Item Enzimas marcadoras de indução de resistência diferencialmente reguladas em soja resistente e suscetível à ferrugem-asiática-da-soja(Pesquisa Agropecuária Brasileira, 2012-01-09) Almeida, Hebréia Oliveira; Barbosa, Meire de Oliveira; Marques, Ana Ermelinda; Pereira, Tânus Henrique Abdalla; Magalhães Júnior, Marcos Jorge; Tessarollo, Nayara Gusmão; Games, Patrícia Dias; Barros, Everaldo Gonçalves de; Stolf-Moreira, Renata; Marcelino-Guimarães, Francismar Corrêa; Abdelnoor, Ricardo Vilela; Pereira, Paulo Roberto Gomes; Baracat-Pereira, Maria CristinaO 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 β-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.Item Seleção assistida por marcadores moleculares visando ao desenvolvimento de plantas resistentes a doenças, com ênfase em feijoeiro e soja(Fitopatologia Brasileira, 2005-02-16) Moreira, Maurilio A.; Alzate-Marin, Ana Lilia; Cervigni, Gerardo D. L.; Barros, Everaldo G.A transferência de alelos de resistência a doenças em plantas pode ser facilitada pelo uso de marcadores moleculares do DNA. Se proximamente ligados a alelos de resistência, eles podem ser usados na seleção assistida por marcadores (S.A.M.). Uma aplicação concreta dos marcadores na S.A.M. é durante o processo de piramidação de alelos de resistência. Por meio da S.A.M., em três gerações de retrocruzamento, o Programa de Melhoramento do Feijoeiro do BIOAGRO, Universidade Federal de Viçosa (Minas Gerais, Brasil), obteve linhagens de feijoeiro (Phaseolus vulgaris) com características fenotípicas similares às da cultivar Rudá (recorrente), contendo alelos de resistência à antracnose, ferrugem e mancha-angular. No momento, sementes das linhagens RC3F4, homozigotas para os locos de resistência estão sendo multiplicadas para serem submetidas a inoculações com os patógenos de interesse e a testes agronômicos. O Programa de Melhoramento da Qualidade da Soja do BIOAGRO vem usando marcadores moleculares para identificar "quantitative trait loci" (QTLs) associados à resistência ao nematóide de cisto da soja (NCS). Foram identificados dois marcadores microssatélites (Satt038 e Satt163) flanquendo o alelo de resistência rhg1 e também marcadores ligados a um QTL que confere resistência à raça 14 do NCS. Esse QTL explica mais de 40% da resistência da soja (Glycine max) cultivar Hartwig, uma das principais fontes de resistência ao NCS. A S.A.M. é uma realidade em diversos programas de melhoramento no mundo inteiro que visam ao desenvolvimento de cultivares resistentes a doenças. O seu uso efetivo no melhoramento depende de uma maior sintonia entre o melhorista e o biólogo molecular de plantasItem Comprehensive analysis of the endoplasmic reticulum stress response in the soybean genome: conserved and plant-specific features(BMC Genomics, 2015-10-14) Silva, Priscila Alves; Silva, José Cleydson F.; Caetano, Hanna DN; Machado, Joao Paulo B.; Mendes, Giselle C.; Reis, Pedro AB; Brustolini, Otavio JB; Dal-Bianco, Maximiller; Fontes, Elizabeth PBDespite the relevance of the eukaryotic endoplasmic reticulum (ER)-stress response as an integrator of multiple stress signals into an adaptive response, knowledge about these ER-mediated cytoprotective pathways in soybean (Glycine max) is lacking. Here, we searched for genes involved in the highly conserved unfolded protein response (UPR) and ER stress-induced plant-specific cell death signaling pathways in the soybean genome. Previously characterized Arabidopsis UPR genes were used as prototypes for the identification of the soybean orthologs and the in silico assembly of the UPR in soybean, using eggNOG v4.0 software. Functional studies were also conducted by analyzing the transcriptional activity of soybean UPR transducers. As a result of this search, we have provided a complete profile of soybean UPR genes with significant predicted protein similarities to A. thaliana UPR-associated proteins. Both arms of the plant UPR were further examined functionally, and evidence is presented that the soybean counterparts are true orthologs of previously characterized UPR transducers in Arabidopsis. The bZIP17/bZI28 orthologs (GmbZIP37 and GmbZIP38) and ZIP60 ortholog (GmbZIP68) from soybean have similar structural organizations as their Arabidopsis counterparts, were induced by ER stress and activated an ERSE- and UPRE-containing BiP promoter. Furthermore, the transcript of the putative substrate of GmIREs, GmbZIP68, harbors a canonical site for IRE1 endonuclease activity and was efficiently spliced under ER stress conditions. In a reverse approach, we also examined the Arabidopsis genome for components of a previously characterized ER stress-induced cell death signaling response in soybean. With the exception of GmERD15, which apparently does not possess an Arabidopsis ortholog, the Arabidopsis genome harbors conserved GmNRP, GmNAC81, GmNAC30 and GmVPE sequences that share significant structural and sequence similarities with their soybean counterparts. These results suggest that the NRP/GmNAC81 + GmNAC30/VPE regulatory circuit may transduce cell death signals in plant species other than soybean. Our in silico analyses, along with current and previous functional data, permitted generation of a comprehensive overview of the ER stress response in soybean as a framework for functional prediction of ER stress signaling components and their possible connections with multiple stress responses.