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Tese

SCI1 expression and its transcriptional regulation in the floral meristem and flowers of Nicotiana tabacum (2023)

  • Authors:
  • Autor USP: CRUZ, JOELMA DE OLIVEIRA - FMRP
  • Unidade: FMRP
  • Sigla do Departamento: RGE
  • DOI: 10.11606/T.17.2023.tde-08082023-145223
  • Subjects: ANGIOSPERMAS; FLORAÇÃO; PROLIFERAÇÃO CELULAR; REGULADORES VEGETAIS
  • Keywords: Cell proliferation; Células meristemáticas; Desenvolvimento floral; Floral development; Floral meristem; Meristema floral; Meristematic cells; Regulação transcricional; Transcriptional regulation
  • Agências de fomento:
  • Language: Inglês
  • Abstract: A reprodução das angiospermas é um processo estritamente regulado por vias genéticas e sinais ambientais que resultam na transição da fase vegetativa para fase reprodutiva. A fase reprodutiva é marcada pela presença do meristema floral que resulta na flor, um ramo altamente modificado formado pelos quatro verticilos florais: sépalas, pétalas, estames e pistilo. Os estames e o pistilo são os responsáveis pela produção dos gametas, masculino e femininos, respectivamente e por isso, de grande importância na reprodução. Entender o desenvolvimento desses verticilos passa por compreender os mecanismos moleculares envolvidos que garantem o correto desenvolvimento. Para melhor compreender o desenvolvimento do pistilo, em nosso grupo de pesquisa foi realizada a caracterização inicial de um gene que se mostrou preferencialmente expresso no pistilo da flor de Nicotiana tabacum e controla a proliferação nesse órgão. Este, foi denominado SCI1 (Stigma/style Cell-cycle Inhibitor 1). O mecanismo de ação de SCI1 ainda não foi elucidado e os avanços nas investigações tem revelado uma extensa rede de proteína com quais SCI1 interage. O interactoma de SCI1 permitiu assumir seu envolvimento no processamento de RNA e ciclo celular, processos básicos para a manutenção da célula. O envolvimento de SCI1 nesses processos permitiu levantar a hipótese de que SCI1 poderia se expressar em outros verticilos florais e começaria a se expressar em momentos iniciais do desenvolvimento floral. Portanto, este trabalho teve por objetivos determinar onde e quando o gene SCI1 inicia sua expressão em flores de N. tabacum; relacionar a expressão de SCI1 com o desenvolvimento do pistilo; analisar a expressão de SCI1 nos ovários e analisar a regulação transcricional de SCI1. Para analisar a expressão de SCI1 foi utilizada a hibridização in situ.Foi observado que SCI1 inicia sua expressão no meristema floral e mantem-se expresso de forma intensa nos primórdios dos verticilos florais. A expressão de SCI1 no meristema floral e primórdios dos verticilos indica seu envolvimento no desenvolvimento de todos os verticilos florais. À medida que os verticilos se especificam, a expressão de SCI1 é reduzida, exceto no pistilo, órgão em que se localizam as últimas células meristemáticas da flor. O mRNA de SCI1 foi detectado tanto nos carpelos não fusionados, quanto já fusionados. SCI1 também foi detectado no ovário jovem quando a placenta está em expansão e posteriormente detectado nos primórdios dos óvulos e óvulos com suas estruturas, funículos integumento e nucelo, já estabelecidos. Nessa estruturas, SCI1 foi detectado no funículo e integumento. A hibridização in situ também revelou a co-expressão de SCI1 com os genes NAG1, NtAINTEGUMENTA (NtANT) e NtWUSCHEL (NtWUS). SCI1 co-expressa com NtWUS e NAG1 no meristema floral. NtWUS codifica um fator de transcrição Homeobox que regula a proliferação de células pluripotentes no meristema floral e NAG1 codifica um fator de transcrição responsável pela especificação do terceiro e quarto verticilos florais e pela terminação das células meristemáticas. Nos estames e carpelos SCI1 co-expressa com NAG1 e NtANT. SCI1 co-expressa com NtANT nos primórdios dos óvulos, no integumento e funículo. NtANT codifica um fator de transcrição com domínio AP2 que regula positivamente a proliferação celular desde o início do desenvolvimento floral e atua no correto desenvolvimento do pistilo e óvulos. A co-expressão de SCI1 com os fatores de transcrição NtWUS, NAG1 e NtANT, adicionada à função descrita para SCI1 que envolve da controle da proliferação celular e controle do desenvolvimento do estigma e estilete revela uma possívelregulação de SCI1 por esses fatores de transcrição. As interações desses fatores de transcrição a cis-elementos presentes no promotor de SCI1 foram preditas in silico e confirmadas em ensaios de mono híbrido (Yeast One Hybrid) com a porção do promotor de SCI1, denominada Frag1, que compreende 443pb acima do códon de iniciação (ATG). As interações também foram confirmadas através do EMSA. Com ensaio de luciferase foi possível determinar qual efeito a interação desses fatores de transcrição tem sobre a expressão de SCI1. Os fatores de transcrição NAG1 e NtANT promovem a ativação da expressão de SCI1 ao de ligarem aos seus respectivos cis-elemento. Enquanto a interação de NtWUS demonstrou reduzir a expressão de SCI1, porém os resultados não foram expressivos. Também foi predito o envolvimento da auxina na regulação de SCI1. Foi demonstrado pelo ensaio de luciferase que o fitohormônio sintético ANA aumenta significativamente a expressão de SCI1 quando regulado por NtANT. Já o fitohormônio AIA apresentou influência positiva sobre a expressão de SCI1 quando regulado por NtANT. A expressão endógena da proteína SCI1 foi obtida através de plantas transgênicas expressando a proteína SCI1 em fusão traducional a GFP sob controle de seu promotor endógeno. Assim foi possível determinar a localização da proteína na flor. Como o mRNA, a proteína SCI1 é detectada desde o meristema floral e em todos os verticilos jovens. Foi observada redução da proteína de forma centrípeta à medida que os verticilos se desenvolviam, porém essa redução não foi observada no pistilo até o estádio 2. Devido ao tamanho da flor, não foram possíveis observações em estádios mais avançado. Com essas plantas também foi possível observar a proteína SCI1 nos tecidos especializados do estigma e estilete, tecido transmissor do estilete e zonasecretória do estigma, assim como também no parênquima. Nos ovários, a proteína SCI1 foi detectada na placenta e nos óvulos, em seu integumento e funículo. Com essas plantas foi possível confirmar a localização de SCI1 no núcleo e nucléolo. O conjunto de dados obtidos confirmam a hipótese e de SCI1 começa a se expressar no meristema floral. Além do mais os dados ainda apontam a expressão de SCI1 em células meristemáticas. A regulação de SCI1 por NtWUS reforça a sua relação com células meristemáticas no meristema floral. Enquanto a presença de SCI1 no pistilo e sua regulação pelos fatores de transcrição NAG1 e NtANT reforçam o envolvimento de SCI1 na proliferação de células meristemáticas ainda presentes nesses órgãos
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 08.05.2023
    • Acesso à fonteAcesso à fonteDOI
    Informações sobre o DOI: 10.11606/T.17.2023.tde-08082023-145223 (Fonte: oaDOI API)
    • Este periódico é de acesso aberto
    • Este artigo é de acesso aberto
    • URL de acesso aberto
    • Cor do Acesso Aberto: gold
    • Licença: cc-by-nc-sa
    How to cite
    A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas

    • ABNT

      CRUZ, Joelma de Oliveira. SCI1 expression and its transcriptional regulation in the floral meristem and flowers of Nicotiana tabacum. 2023. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2023. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17135/tde-08082023-145223/. Acesso em: 31 maio 2024.

    • APA

      Cruz, J. de O. (2023). SCI1 expression and its transcriptional regulation in the floral meristem and flowers of Nicotiana tabacum (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17135/tde-08082023-145223/

    • NLM

      Cruz J de O. SCI1 expression and its transcriptional regulation in the floral meristem and flowers of Nicotiana tabacum [Internet]. 2023 ;[citado 2024 maio 31 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17135/tde-08082023-145223/

    • Vancouver

      Cruz J de O. SCI1 expression and its transcriptional regulation in the floral meristem and flowers of Nicotiana tabacum [Internet]. 2023 ;[citado 2024 maio 31 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17135/tde-08082023-145223/

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