Pesquisa
Caracterização evolutiva dos genes da família de transportadores de fósforo (PHT) em Citrus sinensis
Mestrado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Marcelo Antunes Davi
Orientador: Silvia Graciele Hülse de Souza
Defendido em: 29/03/2019
Resumo
O fósforo é um dos principais macronutrientes essenciais em plantas, desempenhando papel essencial na transferência de energia. O fósforo está disponível em baixas quantidades no solo e a absorção pela planta também é pequena. Os frutos do gênero Citrus são os mais abundantes do mundo, sendo produzidos e consumidos em diversas partes do planeta. Dentre estes destaca-se o Citrus sinensis, populamente conhecido como laranja doce, fruta qual o Brasil é responsável por 90% da produção da América do Sul e quase 50% da produção mundial. Frente a estes dados a compreensão dos genes da Família de Transportadores de Fósforo (PHT – Phosphate Transporter Family) em laranja doce é necessária visto a escassez de dados. O objetivo deste trabalho foi realizar a análise filogenética entre sequências de proteínas sintetizadas pela família de genes PHT da espécie C. sinensis. Foi realizada a identificação e anotação de sequências gênicas da família PHT baseado em dados in silico. Foi construída uma árvore filogenética com as sequências obtidas através do software MEGA. A identificação dos motivos conservados foi feita a partir do programa MEME. A determinação da localização cromossômica foi calculada com o programa Mapchart 2.2. O serviço ClicO FS foi utilizado para a análise de sintenia realizada entre C. sinensis, A. thaliana, O. sativa e P. trichocarpa e os perfis de expressão foram gerados com o programa Heatmapper. A partir de uma análise in silico, foram identificados 22 genes da família PHT em C. sinensis, assim distribuídos: oito genes de PHT1, um gene PHT2, cinco genes PHT3, seis genes PHT4 e dois genes PHT5. A análise filogenética mostrou similaridade em relação a função e localização celular de cada uma das classes dentro da família PHT. Ou seja, cada classe agrupou-se com seus respectivos genes. A análise da estrutura dos genes revelou que o número de íntrons variou de zero a quatorze. As análises de localização dos genes PHT nos cromossomos do genoma de C. sinensis revelaram que os genes estão distribuídos aleatoriamente em nove cromossomos. Foram identificados 15 motivos conservados na espécie, entre eles compartilhando os mesmos motivos dentro de cada classe da família gênica da espécie, indicando a sua função e localização celular. A análise de sintenia revelou uma maior similaridade de genes com P. trichocarpa. A análise dos perfis de expressão revelou a formação de quatro grupos formados para a expressão dos genes da família PHT. A maior expressão foi direcionada para os frutos, o que indica que todos estes estão envolvidos no transporte de fósforo para o desenvolvimento e reprodução do vegetal. Os dados gerados neste trabalho fornecerão subsídios para melhorar a compreensão da via de assimilação de fosforo em C. sinensis.
Palavras-chave
Assimilação de fósforo; Filogenia; Laranja doce; in silico.
Title
EVOLUTIVE CHARACTERIZATION OF GENES OF PHOSPHORUS TRANSPORTERS FAMILY (PHT) IN Citrus sinensis
Abstract
Phosphorus is one of the key macronutrients essential in plants, playing key role in energy transfer. Phosphorus is available in low amounts in the soil and absorption by the plant is also small. With this it is important to understand how the mechanism of receiving and releasing phosphorus by the plant and increasing its efficiency works. The fruits of the genus Citrus are the most abundant in the world, being produced and consumed in several parts of the planet. Among these, Citrus sinensis, commonly known as orange, is a fruit that is responsible for 90% of South American production and almost 50% of world production. In light of these data the understanding of the genes of the Phosphorus Transporter Family (PHT) in Sweet Orange is necessary because of the shortage of data. The objective of this work was to perform the phylogenetic analysis between protein sequences synthesized by the PHT gene family of the C. sinensis. Identification and annotation of genetic sequences of the PHT family based on in silico data were performed. A phylogenetic tree was constructed with the sequences obtained through the MEGA software. The identification of the conserved motifs was made from the MEME software. The determination of the chromosomal location was calculated with the Mapchart 2.2 program. The ClicO FS service was used for the synteny analysis performed between C. sinensis, A. thaliana, O. sativa and P. trichocarpa and the expression profiles were generated with the program Heat mapper. From an in silico analysis, 22 genes of the PHT family were identified in C. sinensis, distributed as follows: eight PHT1 genes, one PHT2 gene, five PHT3 genes, six PHT4 genes and two PHT5 genes. Phylogenetic analysis showed similarity regarding the function and cellular location of each of the classes within the PHT family. That is, each group was grouped with their respective genes. Analysis of the structure of the genes revealed that the number of introns ranged from zero to fourteen. Localization analyzes of PHT genes on the chromosomes of the C. sinensis genome revealed that the genes are randomly distributed on nine chromosomes. Fifteen conserved motifs were identified, among them sharing the same motifs within each gene family of the species, indicating their function and cellular location. Synthetic analysis revealed a greater similarity of genes with P. trichocarpa. Analysis of the expression profiles revealed the formation of four groups formed for the expression of the genes of the PHT family. The greater expression was directed to the fruits, which indicates that all these are involved in the transport of phosphorus for the development and reproduction of the vegetable. The data generated in this work will provide subsidies to improve the understanding of the phosphorus assimilation pathway in C. sinensis.
Keywords
Assimilation of phosphorus; Phylogeny; Sweet orange; in silico.