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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.11.2019.tde-27032019-160823
Document
Author
Full name
Raphael Denys Fava
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2018
Supervisor
Committee
Nogueira, Fabio Tebaldi Silveira (President)
Jesus, Frederico Almeida de
Peres, Lazaro Eustaquio Pereira
Vitorello, Victor Alexandre
Title in Portuguese
Análise das vias genéticas reguladas pelo microRNA156 e o gene SINGLE FLOWER TRUSS (SFT) em resposta a baixa temperatura no controle do florescimento de tomateiro (Solanum lycopersicum L.)
Keywords in Portuguese
Solanum lycopersicum
Baixa temperatura
Florescimento
SFT
Abstract in Portuguese
O florescimento é um processo essencial no desenvolvimento vegetal. A mudança de fase vegetativa para reprodutiva em plantas reprograma várias vias genéticas e metabólicas fundamentais para a complementação de seu ciclo de vida. Em Arabidopsis thaliana, modelo mais estudado para o desenvolvimento floral, cinco rotas genéticas são descritas para o controle do florescimento, apresentando redundância de regulação entre essas vias. Dentre essas, a via AGE, regulada pela idade da planta, tem como seu principal efetor o microRNA156 (miR156) e os seus alvos diretos, os fatores de transcrição do tipo SBP/SPL (SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-like). Em tomateiro (Solanum lycopersicum L.), planta considerada insensível ou pouco responsiva a duas das cinco vias do florescimento (fotoperíodo e vernalização), a via AGE também controla a transição de fase vegetativa para reprodutiva. Plantas de tomateiro superexpressando o miR156 atrasam a transição de fase vegetativa para reprodutiva. Ao contrário, plantas superexpressando o florígeno SINGLE FLOWER TRUSS (SFT) aceleram a mudança de fase vegetativa para reprodutiva. Após curta exposição a baixa temperatura (16°C) o tomateiro também altera o tempo de florescimento, atrasando a transição de fase e prolongando o número de dias até a antese, tanto no cultivar determinado Micro-Tom (MT), quanto no cultivar indeterminado Ailsa Craig. Interessantemente, houve redução de número de folhas nesses cultivares quando expostos a curto período de baixa temperatura (16°C). Entretanto, a diminuição do número de folhas, que está relacionada ao plastochron, pode ter assumido funções específicas em tomateiro que não estão diretamente correlacionadas com o controle do tempo de florescimento em resposta a baixas temperaturas. A baixa oferta do florígeno SFT, em resposta a baixa temperatura, foi necessária para o atraso no tempo de florescimento das plantas, associando sua expressão a via AGE, com regulação da expressão do miR156 e do seu alvo SlSBP15, alterando o acúmulo de seus transcritos no ápice e cotilédones. Em arabidopsis, a redução da expressão de genes SPLs em plantas superexpressando o miR156 resulta em extremo atraso no florescimento e concomitante aumento da produção de folhas em resposta a baixas temperaturas, Em tomateiro, a repressão dos genes SBPs/SPLs em plantas miR156OE também promove atraso no florescimento, mas não afeta a produção de folhas em resposta a baixa temperatura, o que também é observado com o aumento de SFT e plantas p35S::SFT. Além disso, a regulação transcricional, pós-transcricional e possivelmente epigenética de alguns genes da via miR156/SPL/SBP, sugere uma complexa inter-relação entre essa via e a temperatura ambiental em tomateiro.
Title in English
Analysis of the genetic pathways regulated by microRNA156 and the SINGLE FLOWER TRUSS gene (SFT) in response to low temperature in control of tomato flowering (Solanum lycopersicum L.)
Keywords in English
SFT
Solanum lycopersicum
Flowering
Low temperature
Abstract in English
Flowering is an essential process in plant development. The change from vegetative to reproductive phase in plants reprograms several genetic and metabolic pathways fundamental to the complementation of their life cycle. In Arabidopsis thaliana, the most studied model for floral development, there are five genetic routes described for the control of flowering, which present regulatory redundancy between them. Among these, the AGE pathway, regulated by plant age, has microRNA156 (miR156) as its main effector and the transcription factors SBP/SPL (SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-like) as its direct targets. In tomato (Solanum lycopersicum L.), plant considered insensitive or not responsive to two of the five flowering pathways (photoperiod and vernalization), the AGE pathway also controls vegetative to reproductive phase transition. Tomato plants overexpressing the miR156 delay the transition from vegetative to reproductive phase. In contrast, plants overexpressing the flowering SINGLE FLOWER TRUSS (SFT) accelerate the vegetative to reproductive phase shift. After short exposure to low temperature (16°C) the tomato also altered the flowering time, delaying the phase transition and extending the number of days until the anthesis, both in the determined Micro-Tom (MT) cultivar and in the indeterminate cultivar Ailsa Craig. Interestingly, there was a reduction in the number of leaves in these cultivars when exposed to a short period of low temperature (16°C). However, the decrease in number of leaves, related to plastochron, may have assumed specific functions in tomatoes that are not directly correlated with the control of flowering time in response to low temperatures. The low supply of the SFT florigen, in response to low temperature, was necessary for the delay in the flowering time of the plants, associating its expression to the AGE path, with regulation of the expression of miR156 and its target SlSBP15, changing the accumulation of its transcripts at the apex and cotyledons. In arabidopsis, the reduction of SPL gene expression in plants overexpressing miR156 results in extreme flowering delay and concomitant increase of leaf production in response to low temperatures. In tomato, repression of SBPs / SPL genes in miR156EE plants also promotes delay in flowering, but does not affect leaf production in response to low temperature, which is also observed with increasing SFT and p35S::SFT plants. In addition, the transcriptional, post-transcriptional and possibly epigenetic regulation of some genes in the miR156 / SPL / SBP pathway suggests a complex interrelationship between this pathway and the environmental temperature in tomato.
 
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Publishing Date
2019-04-04
 
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