Caracterização da mutagênese por inserção do retrotransposon Tos17 em genótipos de arroz

Abstract

O aumento do potencial produtivo da cultura de arroz via melhoramento genético está principalmente relacionado ao rendimento, a qualidade de grãos e a obtenção de plantas resistentes a doenças e pragas. Neste caso, deve ser explorada a variabilidade genética natural ou induzida através de agentes mutagênicos físicos, químicos ou biológicos. A vantagem do uso de mutagênicos biológicos, como os transposons e os retrotransposons, é que ao serem inseridos podem interrompem um gene causando uma mutação. Esta retrotransposição deixa uma marca que possibilita a identificação molecular do local de inserção. No presente trabalho, foi utilizada a estratégia de mutagênese insercional através de eventos de transposição do retrotransposon Tos17, induzido por cultura in vitro. A análise de diferentes genótipos de arroz é muito importante para avaliar se a transposição ocorre de forma similar em genótipos distintos. Foram avaliados calos embriogênicos de cultivares que têm um histórico de variabilidade genética em homozigose, linhagens obtidas através de cruzamentos com espécies silvestres e ecótipos de arroz vermelho, submetidos a 6 meses de cultura in vitro. O método escolhido para avaliar o número de cópias de Tos17 em calos embriogênicos foi a quantificação relativa por PCR em tempo real. A identificação dos genes mutados pela inserção do retrotransposon foi feita através do isolamento e amplificação das seqüências que flanqueiam os insertos de Tos17. O resultado deste experimento indica um aumento no número de cópias de Tos17 em 8 dos 21 genótipos avaliados. O seqüenciamento dos fragmentos de DNA que flanqueiam os insertos do retrotransposon Tos17, indicaram alta similaridade com seqüências genômicas não codificantes de arroz.

The increase of the rice crop potential through genetic improvement is related mainly to the yield, grain quality, and plant disease and insect resistance. In this case, natural genetic variability should be exploited or induced through physical, chemical, or biological mutagens. The advantage of using biological mutagens, like transposons and retrotransposons, is that their insertion interrupts a gene causing a mutation. This retrotransposition provides a tag that enables the molecular identification of the insertion site. In the present work, it was used the strategy of insertional mutations through events of transposition of the retrotransposon Tos17. The analysis of different genotypes of rice is very important to evaluate whether the transposition occurs in a similar fashion among them. Cultivars that have a history of genetic variability in homozygosity, breeding lines derived from crossings with wild species, and ecotypes of red rice were evaluated. Embriogenic callus of all those genotypes were submitted to 6 months of tissue culture. The method chosen to evaluate the number of copies of Tos17 from embryogenic callus was the relative quantification by real time PCR. The identification of the mutated genes by the insertion of retrotransposon was performed by the isolation and amplification of flanking sequences of Tos17 insertions The results of this experiment indicate an increase in the number of copies of Tos17 in 8 out of 21 genotypes. Sequencing DNA fragments flanking the retrotransposon Tos17 insertions indicates high similarity with genomic no coding sequences of rice.