Microarray cDNA gene expression analyses of different eucalyptus species

Orientador: Gonçalo Amarante Guimães PereiraDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: Com o intuito de obter informações relevantes para o melhoramento genético do eucalipto para a produção de biomassa, o presente trabalho buscou comparar a expressão dos genes relacionados com a formação e desenvolvimento da madeira em quatro diferentes espécies de eucalipto, tendo como objetivo identificar os padrões que as tornam mais aptas, bem como quais genes relacionados com determinadas características. Essa análise abre a possibilidade da identificação de genes chave que possam ser manipulados, através do melhoramento clássico ou da transgênia, para aumentar o conteúdo relativo de celulose das plantas, incrementando a sua eficiência para processos econômicos. 384 ESTs do banco de dados do Consórcio Genolyptus foram selecionadas para serem analisadas através da tecnologia de microarranjos de cDNA. Foram selecionadas ESTs de genes com funções conhecidas relacionadas com a formação da madeira, bem como de genes relacionados com o desenvolvimento do vegetal e de genes com função ainda desconhecida. Os dados obtidos foram cruzados com a biblioteca de ESTs do Consorcio Genolyptus (Northern Eletrônico), e foram feitos PCR em tempo real para os principais genes diferenciais nos microarranjos e para os genes da via de lignina e flavonóides. Os resultados mostraram que diferentes genes estão expressos nas espécies estudadas sendo um grande número deles ainda com função desconhecida no metabolismo do eucalipto. A maioria dos genes relacionados com a formação da parede celular não apresentou perfil de expressão diferencial nos microarranjos, sugerindo que as diferenças fenotípicas entre as madeiras das espécies estudadas podem estar sustentadas em vias alternativas, com fatores de elongação, cliclínas e outros genes desempenhando papel importante, bem como genes ainda não relacionados com o desenvolvimento da parede celular e ou ao desenvolvimento do vegetal. Os experimentos com PCR em tempo real mostraram que genes da via de flavonóides relacionados com a via de lignina e formação da madeira podem estar desempenhando papeis importantes no controle da formação da madeira da espécie. Esses resultados representam avanços significativos no entedimento da formação da madeira em eucalipto e servem como base para orientar futuras investigações no intuito de melhorar geneticamente esta espécie.Abstract: In this work we intended to assemble relevant information for the genetic engineering of Eucalyptus for biomass production by comparing gene expression of genes related with the xylem and wood development of four different Eucalyptus species with distinct caractheristics, as a form to identify patterns and wich genes are possibly related to their differences. This analysis opens the possibilities to manipulate the specie and increase the overall celluloses content and its purpose for industrial production. 384 ESTs were selected from de Genolyptus database and analysed by microarryay cDNA experiments. Among the ESTs selected some were related to wood formation, cell wall assembly and some still had no general function known on the specie. The data from the microarray experiments were then crossed with the Genolyptus ESTs lybrary (Eletronic Northern) and Real-Time PCR were performed for the most relevant resultas as well as the genes from de lignin and flavonoid pathway. Results show that different genes are expressed among the xylem of the four species studied and most of them still have no related function to the metabolism of the plant. Most of the genes related to cell wall formation were not differentially expressed on the microarrays suggesting that the differences on the quality and structure of the wood among the four species might as well be resulted from the expression of alternative pathways and genes such as elongation factors, ciclins and others not yet related to the cell wall formation and wood development. Real-Time PCR experiments shown that genes from the flavonoid pathway related to lignin and wood formation might be playing a crucial role determining wicht pathway must be followed and therefore the type and quality of the wood on Eucalyptus. These results represent significant advances to our understanding on the formation of wood on Eucalyptus and will be valuable as a basis for future investigation aiming genetic engeneering of the specie.MestradoBioquimicaMestre em Biologia Funcional e Molecula