Isolation and characterization of expressed sequences similar to defense response genes to pathogens in soybean

Devido à grande importância que a soja representa para a agricultura mundial, avanços vêm ocorrendo nas técnicas voltadas para o desenvolvimento genético, molecular e genômico desta leguminosa a fim de assegurar produção suficiente para a comercialização dos grãos e de seus derivados. As principais perdas no cultivo da soja são decorrentes de doenças. Entender as interações entre hospedeiro-patógeno e os mecanismos de resistência envolvidos nessa relação são importantes para possibilitar o controle de grandes epidemias em culturas agrícolas, bem como elucidar mecanismos de sinalização ativados em resposta ao patógeno. Dentro deste cenário, este trabalho objetivou a identificação de genes envolvidos na resposta de resistência a doenças da soja. Por meio do screening de uma biblioteca de cDNA do cultivar FT-Cristalina, clones positivos foram isolados utilizando o fragmento de RFLP A53-09 como sonda. Este fragmento possui 1019 pb e apresenta homologia a genes de resistência. Três clones foram obtidos a partir da análise de 5 x10 5 placas de lise de fagos recombinantes hibridizados à sonda, os quais foram denominados: A5309-47, A5309-71 e A5309-72. O tamanho estimado de cada um foi de 2,0; 1,3 e 1,12 kb, respectivamente. Estes clones foram seqüenciados e suas seqüências nucleotídicas foram submetidas à análise de similaridade com outras seqüências existentes no banco de dados GenBank, com o auxílio do programa BLASTX. O alinhamento entre as seqüências nucleotídicas dos clones isolados com a sonda A53-09 mostrou uma identidade de nucleotídeos variando entre 41 e 45%. O clone A5309-47 foi parcialmente seqüenciado, obtendo-se uma sequência de 963 pb com uma ORF putativa correspondente a 78 resíduos de aminoácidos, homóloga à enzima lipoxigenase (LOX) de Glycine max, com 85% de identidade. O clone A5309-71 foi totalmente seqüenciado; contém 1587 pb com uma ORF correspondente a 306 resíduos de aminoácidos. A análise de similaridade revelou que há 75% de identidade deste clone com a proteína estearoil-acil dessaturase de Arabidopsis thaliana. O clone A5309-72 também foi totalmente seqüenciado, apresentando 1263 pb, com uma ORF correspondente a 124 resíduos de aminoácidos com identidade de 43% a uma peroxidase de Glycine max. Todos os clones isolados apresentaram similaridades com enzimas chaves para a ativação de várias vias de respostas de defesa, por meio de mecanismos que alteram todo o metabolismo da planta. Sendo assim, todas as seqüências de DNA obtidas correspondem a proteínas que estão potencialmente envolvidas na defesa da planta.The great importance of soybean to world agriculture has brought advancements in techniques for the genetic, molecular and genomic development of this legume in order to assure enough production for the commercialization of grains and byproducts. The main losses in soybean crop are due to diseases. Understanding host-pathogen interactions and the resistance mechanisms involved in this relationship is important in making it possible to control major epidemics in crops, as well as to elucidate signaling mechanisms activated in response to pathogens. In this context, the objective of this work was to identify genes involved in the resistance response to soybean diseases. By screening a cDNA library of cultivar FT-Cristalina, positive clones were isolated using the A53-09 fragment as an RFLP probe. This 1019-pb fragment shows resistance gene homology. Three clones were obtained from the analysis of 5x10 5 lysis plates of recombinant phages hybridized to the probe, which were named: A5309-47, A5309-71 and A5309-72. The estimated size of each one was of 2,0, 1.3, and 112 kb respectively. These clones were sequenced and their nucleotide sequences were analyzed for similarity to sequences in GenBank database, using the BLASTX software. The alignment between the nucleotide sequences of the clones isolated with the A53-09 probe showed a nucleotide identity varying between 41 and 45%. The clone A5309-47 was partially sequenced, resulting in a 963-pb sequence with a putative ORF corresponding to 78 amino acid residues, homologous to Glycine max lipoxigenase enzyme (LOX), with 85% identity. The clone A5309-71 was totally sequenced; it contains 1587 pb with ORF corresponding to 306 amino acid residues. The similarity analysis revealed 75% identity of this clone with the protein estearoil-acyl desaturase of Arabidopsis thaliana. The clone A5309-72 was also totally sequenced, giving 1263 pb, with ORF corresponding to 124 amino acid residues with 43% identity to a Glycine max peroxidase. All isolated clones showed high similarities with key enzymes for the activation of several defense-response pathways, through mechanisms which modify the whole plant metabolism. Therefore, all DNA obtained sequences correspond to proteins potentially involved in plant defense.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio