Estudo do envolvimento de flavonóides na sinalização induzida por luz em raízes de Arabidopsis thaliana

Abstract

Luz é um fator importante no controle do desenvolvimento vegetal. O efeito da luz sobre o crescimento da planta pode ser observado pelos resultados do desenvolvimento fotomorfogênico ou do desenvolvimento escotomorfogênico. Trabalhos anteriores já identificaram diversos componentes sinalizadores dependentes de luz em Arabidopsis thaliana envolvidos na regulação do desenvolvimento vegetal, como sacarose, auxina, e o fator de transcrição HY5. O fator de transcrição bZIP HY5 é considerado um regulador central dos genes envolvidos na fotomorfogênese e um indutor direto da rota metabólica de flavonóides, cuja produção e acúmulo está diretamente relacionada à presença de luz. Parte dos genes que codificam enzimas da via de biossíntese dos flavonóides é induzida diretamente por HY5. Plântulas mutantes perda de função para a enzima F3H (Flavanona 3-hidroxilase, tt6-3) apresentam um fenótipo alterado no desenvolvimento das raízes, com um encurtamento da raiz primária e um aumento no número de raízes laterais, fenótipo que também é observado no mutante hy5. Dessa forma, é possível que o fenótipo observado no mutante hy5 seja o resultado da sua deficiência de induzir a síntese de flavonóides. Portanto, a fim de elucidar se a formação de raízes laterais no mutante hy5 é dependente de flavonóides, o objetivo deste trabalho é expressar constitutivamente AtHY5 em um mutante de perda de função para o gene codificador da enzima F3H. Nesse trabalho, a sequência codificadora completa do gene AtHY5 foi clonada no vetor binário pH7WG2 para expressão sob controle do promotor constitutivo 35S CaMV em plantas de Arabidopsis. Diferentes genótipos (hy5 e tt6) foram transformados via Agrobacterium tumefaciens. Neste trabalho foram obtidas 6 plantas hy5 e 7 plantas tt6-3 transformadas com a construção 35S::HY5. A avaliação dos níveis de expressão de HY5 nas plantas T1 através de RT-qPCR, identificou a superexpressão de HY5 em algumas linhagens. O material gerado neste trabalho irá auxiliar na compreensão do papel dos flavonóides como participantes na sinalização fotomorfogênica em raízes dependente de HY5.

Light is a key factor controlling plant development. The effect of light over plant growth is results in the photomorphogenic or skotomorphogenic growth in which seedlings display a de-etiolated or etiolated phenotype, respectively. Previous works on Arabidopsis thaliana identified various potential light signaling components involved in plant development regulation, such as sucrose and auxin. The transcription factor bZIP HY5, is a major regulator of photomorphogenic genes and a direct activator of the flavonoid pathway, whose synthesis and accumulation are directly related to light presence. Most of the genes in the flavonoid biosynthetic pathway are specifically induced by HY5. Loss of function mutant for F3H (Flavanone 3-hydroxylase, tt6-1) presents an altered root development, with a shorter main root and more lateral root formation, a phenotype that is also observed in hy5 mutants. This suggests a role for flavonoids inducing primary root growth, as well as suppressing lateral root formation. Thus, it is possible that the phenotype observed in hy5 mutants is a result of their inability to induce the biosynthesis of flavonoids. Therefore, in order to elucidate if the formation of lateral roots in the hy5 mutant is dependent of flavonoids we aim to overexpress HY5 in the tt6 background, which lacks a key enzyme of the flavonoid pathway. In this work, the complete coding sequence of AtHY5 was cloned into the binary vector pH7WG2 for expression under the control of the constitutive promoter 35S CaMV in Arabidopsis plants. We obtained 6 transgenic 35::HY5 plants in the hy5 and 7 plants in the tt6 background. The expression levels of HY5 were evaluated through RT-qPCR and were identified some good overexpressors. The materials here obtained will help to elucidate the role of flavonoids as signaling compounds in the root photomorphogenic growth dependent on HY5.