Identificação de genes candidatos à tolerância ao alumínio em aveia hexaplóide

Abstract

Solos ácidos causam redução do rendimento de plantas de lavoura, tanto pela redução da disponibilidade de nutrientes como pela presença de elementos tóxicos, como o alumínio (Al) na sua forma mais reativa. A combinação entre estes dois fatores tem consequências graves para a planta, tais como a redução do crescimento de raízes e da produção de biomassa. A aveia possui tolerância ao Al quando comparada com trigo e cevada, porém há considerável variação dentro da espécie. Os mecanismos de tolerância ao Al em aveia ainda não foram elucidados. Na família Poaceae, tanto mecanismos de exclusão quanto de detoxificação foram identificados, e vários genes associados à tolerância ao Al. Os objetivos deste trabalho foram: identificar QTLs associados à tolerância ao Al a partir da fenotipagem a campo e em hidroponia de uma população segregante e sequências com homologia a genes associados a tolerância ao Al em outras espécies. Foi gerado um mapa genético para a população oriunda do cruzamento de UFRGS17 e UFRGS930598, aonde foram encontrados três QTLs associados à tolerância ao Al em hidroponia, explicando 64% da variação fenotípica. Não foram identificados QTLs para tolerância ao Al a campo. Sequência homóloga ao gene ALMT1 foi identificada, sendo predita a existência de cinco íntrons e seis exons e uma proteína com seis domínios transmembrana no alelo identificado em UFRGS 17. Em UFRGS 930598, o primeiro exon e parte do primeiro intron não foram obtidos. Também foi identificado parcialmente uma sequência homóloga ao gene STOP1 com 89% de similaridade a sequência de Brachypodium distachyon.

Acid soils reduce crop yield, not only by affecting nutrient availability, but also by increasing the presence of toxic element forms, such as aluminum (Al), in its most reactive form. The combination of these two factors has negative consequences to the plant, for example reduction in root growth and biomass production. Oats are considered Al tolerant if compared to wheat and barley, but there is a large variation inside the species. In poaceae, mechanisms related to exclusion as weel as to detoxification have been identified and several genes have been associated to Al tolerance.This study aimed to identify QTLs associated to Al tolerance using field and hydroponic phenotyping of a recombinant inbred population, and identify sequences with homology to genes associated to Al tolerance in other species. Three QTLs associated to hydroponic Al tolerance were identified in the map generated to UFRGS 17 x UFRGS 930598 population, explaining 64% of the phenotypic variation. A sequence similar to the ALMT1 gene was identified. The UFRGS 17 alIele was predicted to contain five introns and six exons and to code a protein with six transmembrane domains. In UFRGS 930598, the first predicted exon and part of the first intron were not cloned. A sequence similar to the STOP1 gene was partially identified with 89 % of homology to the Brachypodium distachyon homologous sequence.