Estudos funcionais da proteína S-64 da soja (Glycine max) por meio da inibição anti-senso e superexpressão senso em tabaco (Nicotiana tabacum) transgênico - Pedra, João Helbert Ferreira (Universidade Federal de Viçosa, 2000)
Os processos que regulam a alocação de carbono para os órgãos vegetais e as sementes em desenvolvimento são muito importantes no desenvolvimento das plantas. Na maioria dos vegetais, o nutriente translocado mais importante é a sacarose, e a compreensão da biologia molecular, da bioquímica e da fisiologia de seu transporte é um problema central na biologia vegetal. Recentemente, foi isolado, em um laboratório da Universidade Federal de Viçosa, Viçosa-MG, um cDNA de uma biblioteca de expressão de sementes de soja que codifica um homólogo da proteína de ligação à sacarose (SBP), denominado S-64. Para analisar a função desse homólogo de SBP, tabacos transgênicos foram obtidos, introduzindo-se genes quiméricos que continham a região codificadora do gene s-64, ligado ao promotor 35S-CaMV, na orientação senso ou anti-senso via transformação mediada por Agrobacterium sp. O acúmulo do homólogo de SBP aumentou em tabacos que superexpressaram o gene s-64, assim como a expressão anti-senso do gene s-64 levou ao decréscimo nos níveis da proteína endógena. As plantas anti-senso desenvolveram sintomas característicos de uma inibição do transporte de sacarose à longa distância e apresentaram crescimento e desenvolvimento vegetal reduzidos. Em contraste, as plantas que continham a construção senso revelaram tendência de crescimento mais rápido e aceleração do desenvolvimento floral. O desempenho no desenvolvimento das plantas transgênicas foi correlacionado com a taxa fotossintética, sob condições normais de irradiância. Enquanto a taxa de fotossíntese nas linhagens anti-senso diminuiu, nas linhagens senso ela aumentou. Além disto, tanto a repressão anti-senso quanto a superexpressão senso do homólogo de SBP alteraram o particionamento de carboidratos em folhas maduras. Na geração seguinte, as plantas transgênicas senso e anti-senso revelaram diferentes padrões de expressão do gene s-64. Enquanto nas plantas senso não foi observado aumento no acúmulo da proteína, nas plantas anti-senso uma forte inibição de S-64/SBP persistiu. Além disto, as plantas transgênicas anti-senso R1 tiveram um reduzido crescimento vegetativo e radicular, acompanhado de um florescimento tardio. Seguindo esse padrão, a taxa fotossintética das folhas jovens e maduras diminuiu, o que evidencia uma possível diminuição no carregamento e, ou, descarregamento do floema. Um reduzido peso seco total e radicular, assim como experimentos de enxertia, forneceu evidências de que o gene s-64 está diretamente envolvido no descarregamento do floema. Coletivamente, esses resultados indicam que a proteína S-64 é funcionalmente análoga à proteína de ligação à sacarose e representa um importante componente da via de translocação de sacarose em plantas.

The processes that regulate carbon allocation to various organs in the developing seed is very important in plant development. In most plants, the morg important translocated nutrient is sucrose and, thus, understanding the molecular biology, biochemistry, and physiology of sucrose transport is a central problem in plant biology. A sucrose binding protein (SBP) homologue, designated S-64, was isolated and transgenic tobacco plants were obtained by introducing chimeric genes containing the S-64 coding region linked to the 35S CaMV promoter, either in the sense or antisense orientation, via Agrobacterium tumefaciens- mediated transformation. The accumulation of the SBP homologue was increased in transgenic plants expressing the heterologous sbp gene, whereas those expressing the antisense construct had reduced levels of the protein. The antisense transgenic plants developed symptoms characteristic of an inhibition of sucrose translocation and displayed a reduction in plant growth and development. In contrast, overexpression of the protein accelerated plant growth and the onset of flowering induction. The overall developmental performance of the transgenic plants was correlated with their photosynthetic rate under normal conditions. While photosynthesis in the antisense lines was decreased, in the sense lines photosynthetic rates were increased. Furthermore, both antisense repression and overexpression of the SBP homologue in transgenic lines altered carbohydrate partitioning in mature leaves. On the following generation, both sense and antisense plants revealed different S-64 expression patterns. While the sense plants had no overexpression when compared to control plants, the antisense plants was significantly inhibited by the SBP homologue gene. According to previous results, the antisense plants have a reduced vegetative growth accompanied by a late flowering. The photosynthesis was reduced on young and mature leaves from antisense plants supporting a possible decrease on loading and/or unloading of the phloem. A reduced root growth and dry weight, associated with grafting experiments showed strong evidences that gene is directly involved on phloem unloading. Taken together, these results indicate that S-64 protein is functionally analogous to sucrose binding protein, representing an important component of the sucrose translocation pathway in plants.
Functional studies of the S-64 protein from soybean (Glycine max L. Merril) using the antisense inhibition and overexpression techniques in tobacco transgenic plants (Nicotiana tabacum)
Keywords: Soja (Glycine max); Tabaco (Nicotiana tabacum); Proteína S-64; Ciências Biológicas