Study of the MADS-box genes expression during floral development in Coffea arabica L.

Orientador: Marcelo Carnier DornelasDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: A família dos genes MADS-box codifica fatores de transcrição que atuam como reguladores importantes em muitas etapas no desenvolvimento de diversos organismos. Em plantas, estes genes estão envolvidos na determinação da identidade dos meristemas reprodutivos e dos órgãos florais, bem como no controle de diversos processos durante o desenvolvimento. O presente trabalho teve como objetivo estudar o padrão de expressão dos prováveis ortólogos dos genes do modelo ABC (APETALA1, APETALA3, PISTILATA e AGAMOUS de Arabidopsis thaliana, e do gene TM6 de Solanum lycopersicum) em Coffea arabica L. Estes genes pertencem à família MADS-box e estão relacionados à determinação da identidade dos órgãos florais na planta-modelo A. thaliana. A partir do banco de dados de sequências expressas de cafeeiro (CAFEST), foram identificados 23 possíveis homólogos de genes MADS-box em cafeeiro. Perfis de expressão por RT-PCR indicaram que a maioria destes genes são expressos em flor e fruto. A análise dos dados gerados pelo uso de microscopia óptica e de varredura permitiu estabelecer uma sequência de desenvolvimento para estabelecimento dos órgãos florais em cafeeiro, facilitando a identificação dos locais de expressão dos ortólogos do modelo ABC pela técnica de hibridização in situ. Sendo C. arabica uma espécie relativamente recente e com características peculiares, foi proposto um mecanismo de atuação dos genes do modelo ABC. Dessa forma, os resultados obtidos contribuem para a compreensão do estabelecimento dos órgãos florais em C. arabica. Adicionalmente, pela caracterização de um número elevado de genes da família MADS, foram identificados outros genes potencialmente envolvidos em outros processos de desenvolvimento, que futuramente poderão ser utilizados para incremento da indústria cafeeira.Abstract: The MADS-box gene family encodes transcription factors that act as key regulators in many steps in the development of various organisms. In plants, these genes are involved in determining the identity of reproductive meristems and floral organs as well as in controlling several processes during development. This work aimed to study the expression patterns of putative orthologs of the ABC model genes (APETALA1, APETALA3, AGAMOUS and PISTILATA from Arabidopsis thaliana, and TM6 from Solanum Lycopersicum) in Coffea arabica L. These genes belong to the MADS-box family and are related to the determination of floral organ identity in the model plant A. thaliana. From the CAFEST database of expressed sequence tags, 23 MADS-box gene sequences were identified in coffee. Expression profiles of these genes, determined by RT-PCR, indicated that most of these genes are expressed in flowers and fruits. The analysis of data from optical microscopy and scanning electron microscopy allowed the establishment of a developmental sequence for the establishment of floral organ, facilitating the characterization of the spatial expression patterns of orthologs of the ABC genes by in situ hybridization. A diversified role of conserved genes of the ABC model was proposed for the relatively recent and peculiar specie that is C. arabica. The obtained results aid the understanding of the establishment of floral organs in C. Arabica. Additionally, as many other coffee MADS-box genes were also characterized, other genes, potentially involved in other developmental processes that could be of interest to the industry in the future were also identified.MestradoBiologia VegetalMestre em Biologia Vegeta