Characterization of Whirly genes in wild accessions of the Oryza genus and response to salinity and low preparations im cultivated rice

Unfavorable environmental conditions, such as salinity and low temperatures affect rice (Oryza sativa L.) produtivity. In Rio Grande do Sul state, the main rice growing region in Brazil, incidence of low temperatures results in significant yield losses. In addition, problems with salinity are common, as the source of the water for the irrigation in the field, especially in the Coastal Plain, comes from Laguna dos Patos, and depending on the monthly precipitation receives water from the Atlantic Ocean, which increases its salt content. The use of tolerant genotypes is one of the strategies to minimize the losses caused by abiotic stresses. The identification of genes involved in the tolerance response to abiotic stresses can help the development of new tolerant genotypes. The gene expression is essential in abiotic stress signaling, starting with the activation of transcription factors (TFs), which are linked to cis-acting regulatory elements (CREs), located in the promoter and other regulatory regions in genes involved in stress responses, activating a signaling cascate. The search for TFs involved in plant response to stresses is constant, and several researches have been conducted. However, there are few studies related to Whirly family. In this context, this study aimed at identify and characterize Whirly genes in species of Oryza genus and to investigate the role of these genes in rice seedlings submitted to low temperatures and salinity. The first study demonstrated that the Whirly genes are conserved in terms of number of copies and location in chromossomes among the species of Oryza genus. However, they have structural variations, that can be used as a source of genetic variability for stress tolerance. In addition, the promoter region of Whirly genes has CREs targeted by TFs DREB/CBF, AREB/ABF, MYB, MYC, WRKYs, which are involved in abiotic stress signaling. These results suggest that Whirly genes can be involved in low temperatures and salinity stress response in rice. The second study was performed using seedlings of BRS Pampa (sensitive) and BRS Bojuru (tolerant) cultivars submitted to low temperatures and salinity. In general, the studied stress condition leads to a transcriptional activation of Whirly2 and Whirly6 genes in the tolerant genotype. Whirly gene promotores differ in type and occurrences of CREs between the sensitive and tolerant cultivars. This finding may explain the difference in the transcript accumulation observed between them. The results found show the first insights in the involvement of Whirly genes in stress response signaling to salinity and low temperatures in rice seedlings.Condições ambientais desfavoráveis, como salinidade e baixas temperaturas fazem com que a produtividade do arroz (Oryza sativa L.) seja afetada. Na principal região produtora de arroz do Brasil, o estado do Rio Grande do Sul, a incidência de baixas temperaturas acarreta em perdas significativas na produtividade. Além disso, problemas com salinidade são comuns, pois a fonte de água para irrigação das lavouras, em destaque a Planície Costeira, é advinda da Laguna dos Patos, que dependendo da precipitação mensal acaba recebendo água do Oceano Atlântico, o que faz aumentar o teor de sal na água. A utilização de genótipos tolerantes é uma das estratégias para minimizar as perdas ocasionadas por estresses abióticos. A identificação de genes envolvidos com a resposta de tolerância a estresses abióticos pode auxiliar no desenvolvimento de novos genótipos. A expressão gênica é fundamental para a sinalização frente a estresses abióticos, iniciando com a ativação de fatores de transcrição (FTs), que se ligam a elementos regulatórios de ação cis (ERACs), localizados na região promotora e outras regiões regulatórias dos genes envolvidos na resposta a estresse, formando uma cascata de sinalização. A busca por FTs que estejam envolvidos na resposta das plantas sob estresses é constante, e várias pesquisas têm sido conduzidas. No entanto, há poucos estudos relacionados com a família Whirly. Nesse contexto, este estudo buscou identificar e caracterizar genes Whirly em espécies do gênero Oryza e investigar a participação desses genes em plântulas de arroz submetidas a baixas temperaturas e salinidade. O primeiro estudo demonstrou que os genes Whirly são conservados quanto ao número e localização entre as espécies do gênero Oryza, no entanto possuem variações estruturais, o que pode ser utilizado como fonte de variabilidade genética para tolerância a estresses. Ainda, a região promotora dos genes Whirly é composta por ERACs alvos de FTs DREB/CBF, AREB/ABF, MYB, MYC, WRKYs, que possuem envolvimento na sinalização de estresses abióticos. Estes resultados sugerem que os genes Whirly podem estar envolvidos na resposta aos estresses por baixas temperaturas e salinidade em arroz. No segundo estudo, conduzido com plântulas das cultivares BRS Pampa (sensível) e BRS Bojuru (tolerante) submetidas a baixas temperaturas e salinidade, verificou-se que, de maneira geral, que a condição de estresse ocasionou a indução dos genes Whirly2 e Whirly6 no genótipo tolerante. Os promotores dos genes Whirly diferem quanto ao tipo e número de ocorrências de elementos de ação cis entre as cultivares sensível e tolerante, o que pode explicar a diferença no acúmulo de transcritos observado entre elas. Os resultados encontrados mostram os primeiros indícios do envolvimento dos genes Whirly na sinalização a resposta a estresse por salinidade e baixas temperaturas em plântulas de arro