Análise da expressão de genes da via de biossíntese de calose no eixo embrionário de soja durante a germinação

Calose é um polímero de β-1,3 ̶ glucano, encontrado na parede celular que é sintetizado por genes denominados glucano sintase-like (GSL) que são estritamente relacionados ao transporte intercelular de água, crescimento e formação de barreiras protetoras na parede celular. Em plântulas de soja, a calose influência o crescimento e a expansão da parede celular, porém o papel desse polímero nos eixos embrionários da soja durante a germinação é desconhecido. Nesse sentido, este trabalho teve como objetivo identificar os genes envolvidos na biossíntese de calose no genoma de soja e analisar a deposição de calose em eixos embrionários durante a germinação. Para identificar os genes GSL, o banco de dados do genoma de Glycine max disponível no Phytozome v12 foi pesquisado por meio do algoritmo BLASTp usando o modelo oculto de Markov (HMM) como consulta. Vinte e três genes GSL foram identificados no genoma da soja. Para entender melhor a expansão da família de genes GSL em soja, analisamos a duplicação dos genes usando o kit de ferramentas Multiple Collinearity Scan (MCScanX). As análises mostraram que a duplicação segmentar contribuiu significativamente para a expansão da família gênica GSL no genoma de soja, o que provavelmente ocorreu cerca de 7,7 a 190,33 Maa (milhões de anos atrás). Para investigar as alterações de expressão dos genes, usamos bibliotecas de RNA-seq de eixo embrionário em 0, 3, 6, 12 e 24 HAI disponíveis na plataforma Soybean Expression Atlas. Os dados indicam que alguns genes são necessários ao longo do processo de germinação do eixo embrionário. Em particular, o gene GmGSL10 permaneceu altamente expresso ao longo da germinação, enquanto outros genes como GmGSL18, GmGSL14, GmGSL17 e GmGSL22 aumentaram a expressão conforme a germinação prossegue, sugerindo funções específicas desses genes dentro de 24h de germinação. Também medimos a fluorescência relativa de calose nos eixos embrionários de soja em 3 e 24h de germinação. Eles foram cortados e corados com azul de anilina e analisados no microscópio Axioplan. Nossos resultados mostraram que os eixos embrionários de 24 HAI apresentam maior fluorescência de calose do que os 3 HAI, o que reforça o que foi encontrado no perfil de expressão do eixo embrionário. A expansão dos genes GSL durante os eventos de duplicação do genoma e sua expressão no estágio de germinação demonstra que sua funcionalidade no genoma de soja pode ser ampla. A dinâmica do polímero de calose na parede celular nos estágios de germinação pode influenciar uma futura plântula viável.