Differential proteomic analysis for the roots of rice (Oryza sativa L.) seedlings submitted to iron stress.

Rice crop has great food and economic importance. Iron is an essential element for the development of crop and necessary for essential plants functions, such as photosynthesis, respiration and DNA synthesis. However, under irrigated cultivation conditions, the low redox potential leads to reduction of iron in the soil solution which is readily available and can become toxic to plants if absorbed in excess. In rice production areas of Rio Grande do Sul, the iron has caused problems toxicity and the use of tolerant cultivars becomes an important strategy to solve the problem being necessary the study of mechanisms that give this tolerance to plants application in breeding programs. Proteomics is an important tool, which through combination of techniques such as two-dimensional gel electrophoresis and mass spectrometry allows the analysis of proteins complex involved in response to adverse environmental conditions. The objective of this study was to analyze and identify proteins with differential expression in roots of rice cultivars exposed to iron stress, to identify mechanisms involved in stress tolerance. It was used two rice cultivars, Epagri 107 and BR-IRGA 410, tolerant and sensitive to the iron toxicity, respectively, which were subjected to treatment with 7mM FeSO4EDTA. Through two-dimensional electrophoresis, it was identified 284 spots with differential expression between combinations of treatment (between cultivars and plants treated and control). Of this total, 93 proteins were identified by mass spectrometry. The identified proteins were involved in carbohydrate metabolism, signal transduction, related to plant defense, transcription factors, transposons, nucleic acids, redox reactions, among other functions. Many of the proteins have no known function. The glutathione Stransferase protein and GATA type transcription factor that have direct relation to iron metabolism were differentially expressed in the tolerant cultivar when submitted to stress. Its association with the tolerance mechanism requires, however, be confirmed.O arroz é uma cultura que possui grande importância alimentar e econômica. O ferro é um elemento essencial para o desenvolvimento da cultura e necessário para funções essenciais da planta, como fotossíntese, respiração e síntese de DNA. Porém, em condições de cultivo irrigado, o baixo potencial redox do meio leva a redução do ferro presente na solução do solo o qual torna-se prontamente disponível, podendo se tornar tóxico à planta quando absorvido em excesso. Em áreas de cultivo de arroz do Rio Grande do Sul, o ferro tem causado problemas de toxidez e o uso de cultivares tolerantes torna-se uma importante estratégia para solucionar o problema, sendo necessário o estudo dos mecanismos que conferem essa tolerância às plantas para aplicação em programas de melhoramento. A proteômica é uma importante ferramenta, que através da combinação de técnicas como a eletroforese em gel bidimensional e espectrometria de massa permite a análise do complexo de proteínas envolvido nas respostas às condições ambientais adversas. Assim, o objetivo desse trabalho foi analisar e identificar proteínas com expressão diferencial em raízes de cultivares de arroz quando submetidas ao estresse por ferro, para identificar mecanismos envolvidos na tolerância a esse estresse. Foram utilizadas duas cultivares de arroz, Epagri 107 e BR-IRGA 410, tolerante e sensível à toxidez por ferro, respectivamente, que foram submetidas ao tratamento com FeSO4EDTA 7mM. Através de eletroforese em gel bidimensional, foram identificados 284 spots com diferença de expressão entre as combinações de tratamentos (entre cultivares e plantas tratadas e controle). Desse total, 93 proteínas foram identificadas por espectrometria de massa. As proteínas identificadas estão envolvidas no metabolismo de carboidratos, transdução de sinais, relacionadas à defesa da plantas, a fatores de transcrição, transposons, ácidos nucléicos, reações redox, entre outras funções. Grande parte das proteínas não possui função conhecida. A proteína glutationa S-transferase e o fator de transcrição tipo GATA que possuem relação direta com o metabolismo do ferro, foram diferencialmente expressos na cultivar tolerante quando submetida ao estresse. Sua associação com o mecanismo de tolerância necessita, no entanto ser confirmada