Terça, 18 de junho de 2024.
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Dissertação
Título Caracterização genética e funcional de a- e b- esterases em cultivares de soja (Glycine max L. Merrill) no Estado do Paraná
Autor Valentini, Luiz Cristiano
Unidade Pós-Graduação em Genética e Melhoramento
Área de Concentração Genética e Melhoramento
Orientador Profª Drª Claudete Aparecida Mangolin
Co-Orientador(es) Profª Drª Maria Claudia Colla Ruvolo Takasusuki
Profª Drª Maria de Fátima Pires da Silva Machado
Banca Examinadora Profª Drª Claudete Aparecida Mangolin
Profª Drª Maria Claudia Colla Ruvolo Takasusuki
Profª Drª Maria de Fátima Pires da Silva Machado
Prof. Dr. Ivan Schuster
Data de Defesa 28/02/2007
Resumo Em razão da importância econômica da soja para o Brasil, a proposta do presente estudo foi estabelecer as condições adequadas de separação de isozimas α- e β-esterases por meio do sistema PAGE (Polyacrylamide Gel Electrophoresis), para a caracterização bioquímica e funcional destas enzimas, e analisar o polimorfismo em 16 das cultivares de soja que são plantadas na região noroeste do Estado do Paraná (CD 201, CD 202, CD 204, CD 205, CD 206, CD 208, CD 209, CD 215, CD 216, BRS 37, BRS 48, BRS 133, BRS 137, BRS 184, BRS 230, VMAX) e em seis cultivares transgênicas (CD 212RR, CD 213RR, CD 214RR, CD 219RR, BRS 244RR e AntaRR). A análise das isozimas α- e β-esterases em gel de poliacrilamida permitiu evidenciar um total de 26 isozimas nas 22 cultivares de soja. As isozimas EST-1, EST-20 e EST-22 foram apontadas como α-esterases, enquanto que as demais isozimas, como α/β-esterases. A caracterização bioquímica e funcional indicou as isoesterases EST-3 e EST-4 como arilesterases, EST-5, EST-6, EST-7, EST-8, EST-10, EST-11, EST-13, EST-15, EST-16 e EST-22 como carboxilesterases, e EST-9, EST-12, EST-14, EST-17, EST-18, EST-19, EST-20, EST-23, EST-24, e EST-25, como acetilesterases. A análise de exposição in vitro e in vivo de α- e β-esterases ao glifosato indicou que nas cultivares BRS as isozimas α- e β-esterases parecem ser mais sensíveis à exposição com o glifosato. As variações observadas nos fenótipos eletroforéticos das isozimas α- e β-esterases determinaram polimorfismo de 62,50% para as cultivares convencionais e de 53,85% para as cultivares RR. O nível de diversidade genética entre as cultivares convencionais (GST = 0,6468) foi superior ao esperado para espécies sob pressão de seleção. A similaridade genética entre as cultivares convencionais (CD e BRS) variou de 0,6055 a 0,9875 e apresentou um coeficiente de similaridade médio igual a 0,86 ± 0,06. A análise conjunta das cultivares convencionais e transgênicas determinou intervalo de 0,6369 a 0,9867 com coeficiente de similaridade médio igual a 0,88 ± 0,06. O menor coeficiente de similaridade médio (84,04%) e a maior diferenciação entre as cultivares (67,08%) foram observados nas cultivares CD desenvolvidas pelo programa de melhoramento da Coodetec. Isoesterases específicas foram observadas nas cultivares RR, mas a organização das cultivares num dendograma mostrou que dentro de cada um dos grupos pode ser observadas as cultivares de origem da Coodetec e da Embrapa, tanto convencionais como transgênicas, indicando que a inserção de genes exógenos para a geração de cultivares transgênicas não alterou de forma específica a expressão de isozimas α- e β-esterases das cultivares RR. O polimorfismo de isozimas das α- e β-esterases, em cultivares de soja, pode ser mais uma ferramenta usada para contornar as limitações e gerar expectativas promissoras para o desenvolvimento de novas cultivares.
Palavras-chave Isoesterases, Soja, Glycine max, Polimorfismo genético, Glifosato
Title Genetic and functional characterization of - and -esterases in soy bean (Glycine max L. Merrill) cultivars in the state of Paraná.
Abstract Due to the economic importance of soy bean in Brazil, isozymes a- and b-esterases’ adequate separation conditions were established by Polyacrylamide Gel Electrophoresis (PAGE). Research aimed at characterizing the enzymes’ biochemistry and function and analyzing the polymorphism in 16 soy bean cultivars (CD 201, CD 202, CD 204, CD 205, CD 206, CD 208, CD 209, CD 215, CD 216, BRS 37, BRS 48, BRS 133, BRS 137, BRS 184, BRS 230, VMAX) planted in the northwestern region of the state of Paraná, Brazil, and in six transgenic cultivars (CD 212RR, CD 213RR, CD 214RR, CD 219RR, BRS 244RR, and AntaRR). Analysis of isozymes a- and b-esterases in polyacrylamide gel showed 26 isozymes in 22 soy bean cultivars. Whereas isozymes EST-1, EST-20 and EST-22 were α-esterases, the others were α/β-esterases. Biochemical and function characterization indicated that isoesterases EST-3 and EST-4 were arylesterases; EST-5, EST-6, EST-7, EST-8, EST-10, EST-11, EST-13, EST-15, EST-16 and EST-22 were carboxylesterases, and EST-9, EST-12, EST-14, EST-17, EST-18, EST-19, EST-20, EST-23, EST-24, and EST-25 were acetylesterases. a- and b-esterases’ exposition analysis in vitro and in vivo to glyphosate showed that isozymes a- and b-esterases in BRS cultivars seemed to be more sensitive to glyphosate exposition. Variations reported in electrophoretic phenotypes of isozymes a- and b-esterases determined a 62.50% polymorphism for conventional cultivars and a 53.85% polymorphism for RR cultivars. Genetic diversity levels among conventional cultivars (Gst = 0.6468) was higher than expected for species under selection pressure. Genetic similarity among conventional cultivars (CD and BRS) ranged from 0.6055 to 0.9875, with a mean similarity coefficient of 0.86 ± 0.06. Joint analysis of conventional and transgenic cultivars determined an interval ranged between 0.6369 and 0.9867, with a mean similarity coefficient of 0.86 ± 0.06. The lowest mean similarity coefficient (84.04%) and the highest difference among cultivars (67.08%) were reported in CD cultivars which were developed by Coodetec improvement program. Specific isoesterases were registered in RR cultivars although dendrogram showed that Coodetec and Embrapa original cultivars, either conventional or transgenic, could be perceived within each group. This demonstrated that the insertion of exogenous genes in transgenic cultivars did not specifically modify the isozymes a- and b-esterases of RR cultivars. Polymorphism of a- and b-esterases isozymes in soy bean cultivars may be a tool to deal with limitations and to develop new cultivars.
Key-words Isoesterases, Soy bean, Glycine max, Genetic polymorphism, Glyphosate
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