RESUMO

Urochloa brizantha is the main forage grass to raise cattle in Brazil, but salt stress can reduce yield. Physiological and molecular mechanisms of adaptation to salt stress remain poorly understood in this species. The objective of this study was to evaluate the responses of three cultivars of U. brizantha to in vitro salt stress. Seeds of three cultivars (Piatã, Marandu, and Xaraés) germinated in filter paper and then transferred to growth on culture mediain vitro containing 0, 50, 100, and 200 mg L-¹ of sodium chloride (NaCl). Biometric parameters and proline content were determined after 28 days. The data were subjected to analysis of variance and the separation of means was performed by the LSD test (p<0.05). Semi-quantitative expression of the Δ¹-pyrroline-5-carboxylate synthase (P5CS1) gene was performed. In all cultivars, increase of NaCl concentration in the media affected roots and shoots growth. Xaraes cultivar presented the greater biomass reduction while Marandu cultivar was the least affected. Salt stress increased by approximated 0.6folds transcription of the P5CS1gene in all cultivars. However, Marandu cultivar presented a higher proline content and least biomass reduction suggesting a better response to in vitro to salt stress.

Urochloa brizantha é a principal gramínea forrageira para a pecuária no Brasil, mas o estresse salino pode reduzir a produtividade. Os mecanismos fisiológicos e moleculares de adaptação ao estresse salino permanecem pouco conhecidos nesta espécie. O objetivo desse estudo foi avaliar as respostas de três cultivares de U. brizantha ao estresse salino in vitro. Sementes de três cultivares (Piatã, Marandu e Xaraés) germinaram em papel filtro e foram transferidas para cultivo em meio in vitro contendo 0, 50, 100 e 200 mg L-¹ de cloreto de sódio (NaCl). Os parâmetros biométricos e o conteúdo de prolina foram determinados após 28 dias. Os dados foram submetidos à análise de variância e separação de médias realizada pelo teste LSD (p <0,05). Foi realizada a expressão semi quantitativa do gene da Δ¹-pirrolina-5-carboxilato sintase (P5CS1). Em todas as cultivares, o aumento da concentração de NaCl no meio afetou o crescimento das raízes e da parte aérea. A cultivar Xaraes apresentou a maior redução na biomassa enquanto Marandu foi a menos afetada. O estresse salino foi aumentado pela transcrição de aproximadamente 0,7 vezes do gene P5CS1em todas as cultivares. No entanto, a cultivar Marandu apresentou maior teor de prolina e menor redução de biomassa, sugerindo melhor resposta ao estresse salino in vitro.

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Urochloa brizantha is the main forage grass to raise cattle in Brazil, but salt stress can reduce yield. Physiological and molecular mechanisms of adaptation to salt stress remain poorly understood in this species. The objective of this study was to evaluate the responses of three cultivars of U. brizantha to in vitro salt stress. Seeds of three cultivars (Piatã, Marandu, and Xaraés) germinated in filter paper and then transferred to growth on culture mediain vitro containing 0, 50, 100, and 200 mg L-¹ of sodium chloride (NaCl). Biometric parameters and proline content were determined after 28 days. The data were subjected to analysis of variance and the separation of means was performed by the LSD test (p<0.05). Semi-quantitative expression of the Δ¹-pyrroline-5-carboxylate synthase (P5CS1) gene was performed. In all cultivars, increase of NaCl concentration in the media affected roots and shoots growth. Xaraes cultivar presented the greater biomass reduction while Marandu cultivar was the least affected. Salt stress increased by approximated 0.6folds transcription of the P5CS1gene in all cultivars. However, Marandu cultivar presented a higher proline content and least biomass reduction suggesting a better response to in vitro to salt stress.(AU)

Urochloa brizantha é a principal gramínea forrageira para a pecuária no Brasil, mas o estresse salino pode reduzir a produtividade. Os mecanismos fisiológicos e moleculares de adaptação ao estresse salino permanecem pouco conhecidos nesta espécie. O objetivo desse estudo foi avaliar as respostas de três cultivares de U. brizantha ao estresse salino in vitro. Sementes de três cultivares (Piatã, Marandu e Xaraés) germinaram em papel filtro e foram transferidas para cultivo em meio in vitro contendo 0, 50, 100 e 200 mg L-¹ de cloreto de sódio (NaCl). Os parâmetros biométricos e o conteúdo de prolina foram determinados após 28 dias. Os dados foram submetidos à análise de variância e separação de médias realizada pelo teste LSD (p <0,05). Foi realizada a expressão semi quantitativa do gene da Δ¹-pirrolina-5-carboxilato sintase (P5CS1). Em todas as cultivares, o aumento da concentração de NaCl no meio afetou o crescimento das raízes e da parte aérea. A cultivar Xaraes apresentou a maior redução na biomassa enquanto Marandu foi a menos afetada. O estresse salino foi aumentado pela transcrição de aproximadamente 0,7 vezes do gene P5CS1em todas as cultivares. No entanto, a cultivar Marandu apresentou maior teor de prolina e menor redução de biomassa, sugerindo melhor resposta ao estresse salino in vitro.(AU)

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Arguably, the nitrogen (N) is an important and essential component for plant growth and development. Among the sources of N available, the ammonium is a major inorganic nitrogen source for plants is mobilized by ammonium transporter (AMT). In this study, data mining revealed that the Ananas comosus L. genome was identified eight genes of the AMT family. Based on this information, we conducted a comprehensive analysis using some bioinformatics tools in order to individually characterize the identified genes. The comprehensive analysis of AMT will provide an important foundation for further investigation of the regulatory mechanisms of AcoAMTs in A. comosus L.

Indiscutivelmente, o nitrogênio (N) é um componente importante e essencial para o crescimento e desenvolvimento das plantas. Dentre as fontes de N disponíveis, o amônio é a principal fonte de nitrogênio inorgânico para as plantas, sendo mobilizado pelo transportador de amônio (AMT). Neste estudo, a mineração de dados revelou que no genoma de Ananas comosus L. foram identificados oito genes da família AMT. Com base nessas informações, realizamos uma análise abrangente usando algumas ferramentas de bionformática com a finalidade de caracterizar individualmente os genes identificados. A análise abrangente do AMT fornecerá uma base importante para uma investigação mais aprofundada dos mecanismos regulatórios de AcoAMTs em A. comosus L.

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Arguably, the nitrogen (N) is an important and essential component for plant growth and development. Among the sources of N available, the ammonium is a major inorganic nitrogen source for plants is mobilized by ammonium transporter (AMT). In this study, data mining revealed that the Ananas comosus L. genome was identified eight genes of the AMT family. Based on this information, we conducted a comprehensive analysis using some bioinformatics tools in order to individually characterize the identified genes. The comprehensive analysis of AMT will provide an important foundation for further investigation of the regulatory mechanisms of AcoAMTs in A. comosus L.(AU)

Indiscutivelmente, o nitrogênio (N) é um componente importante e essencial para o crescimento e desenvolvimento das plantas. Dentre as fontes de N disponíveis, o amônio é a principal fonte de nitrogênio inorgânico para as plantas, sendo mobilizado pelo transportador de amônio (AMT). Neste estudo, a mineração de dados revelou que no genoma de Ananas comosus L. foram identificados oito genes da família AMT. Com base nessas informações, realizamos uma análise abrangente usando algumas ferramentas de bionformática com a finalidade de caracterizar individualmente os genes identificados. A análise abrangente do AMT fornecerá uma base importante para uma investigação mais aprofundada dos mecanismos regulatórios de AcoAMTs em A. comosus L.(AU)

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Coffea arabica L. is an important agricultural commodity, accounting for 60% of traded coffee worldwide. Nitrogen (N) is a macronutrient that is usually limiting to plant yield; however, molecular mechanisms of plant acclimation to N limitation remain largely unknown in tropical woody crops. In this study, we investigated the transcriptome of coffee roots under N starvation, analyzing poly-A+ libraries and small RNAs. We also evaluated the concentration of selected amino acids and N-source preferences in roots. Ammonium was preferentially taken up over nitrate, and asparagine and glutamate were the most abundant amino acids observed in coffee roots. We obtained 34,654 assembled contigs by mRNA sequencing, and validated the transcriptional profile of 12 genes by RT-qPCR. Illumina small RNA sequencing yielded 8,524,332 non-redundant reads, resulting in the identification of 86 microRNA families targeting 253 genes. The transcriptional pattern of eight miRNA families was also validated. To our knowledge, this is the first catalog of differentially regulated amino acids, N sources, mRNAs, and sRNAs in Arabica coffee roots.

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The Dof family (DNA-binding with One Finger) is a group of transcription factors that are involved in a variety of functions of importance for different biological processes in plants, such as plant growth, development and response to biotic and abiotic stresses. The Dof genes have been identified and characterized in many plant species, but so far there is no information about these genes in coffee species. In the present study, we identified 24 Dof members in Coffea canephora using the Coffee Genome Hub database. Systematic bioinformatics analyses were performed to characterize all CcDof genes, including complete genome sequence, conserved protein domains, subcellular locations, phylogenetic relationships and gene expression profiles in different tissues. The results obtained here provide new insights into the CcDof gene family, allowing the design of future experiments for the molecular characterization of these genes in coffee plants.

A família Dof (DNA-binding with One Finger) é um grupo de fatores de transcrição que desempenham papéis importantes no crescimento, desenvolvimento e na resposta das plantas aos estresses bióticos e abióticos. Os genes Dof foram identificados e caracterizados em várias espécies de plantas; entretanto até o presente momento não há informações sobre esses genes em café. No presente estudo foram identificados 24 membros da família Dof no genoma de C. canephora depositados no banco de dados Coffee Genome Hub. Análises sistemáticas de bioinformática foram realizadas para caracterizar os genes Dof em C. canephora, incluindo a análise de sequências genômicas, domínios proteicos conservados, localizações subcelulares, relações filogenéticas e perfis de expressão gênica em diferentes tecidos. Os resultados obtidos fornecem uma melhor compreensão sobre a família dos genes CcDof permitindo projetar experimentos futuros para caracterização molecular desses genes no cafeeiro.

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The Dof family (DNA-binding with One Finger) is a group of transcription factors that are involved in a variety of functions of importance for different biological processes in plants, such as plant growth, development and response to biotic and abiotic stresses. The Dof genes have been identified and characterized in many plant species, but so far there is no information about these genes in coffee species. In the present study, we identified 24 Dof members in Coffea canephora using the Coffee Genome Hub database. Systematic bioinformatics analyses were performed to characterize all CcDof genes, including complete genome sequence, conserved protein domains, subcellular locations, phylogenetic relationships and gene expression profiles in different tissues. The results obtained here provide new insights into the CcDof gene family, allowing the design of future experiments for the molecular characterization of these genes in coffee plants.(AU)

A família Dof (DNA-binding with One Finger) é um grupo de fatores de transcrição que desempenham papéis importantes no crescimento, desenvolvimento e na resposta das plantas aos estresses bióticos e abióticos. Os genes Dof foram identificados e caracterizados em várias espécies de plantas; entretanto até o presente momento não há informações sobre esses genes em café. No presente estudo foram identificados 24 membros da família Dof no genoma de C. canephora depositados no banco de dados Coffee Genome Hub. Análises sistemáticas de bioinformática foram realizadas para caracterizar os genes Dof em C. canephora, incluindo a análise de sequências genômicas, domínios proteicos conservados, localizações subcelulares, relações filogenéticas e perfis de expressão gênica em diferentes tecidos. Os resultados obtidos fornecem uma melhor compreensão sobre a família dos genes CcDof permitindo projetar experimentos futuros para caracterização molecular desses genes no cafeeiro.(AU)

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Galactinol synthase (GolS) is the enzyme that catalyzes the first step of the biosynthesis of the raffinose family oligosaccharides (RFOs), and is involved in many biological processes in plants. In the present study, four putative GolS genes were identified in the Musa acuminate genome. We further characterized these MaGolS genes in terms of protein length, molecular weight, theoretical isoelectric point and 3D protein structure. Genomic organization revealed that most MaGolS genes have four exons. The conserved motifs were identified, demonstrating high group-specificity of all MaGolS proteins. Multiple sequence alignment showed that the APSAA typical domain is present in all GolS proteins. Comparative phylogenetic analysis of the MaGolS proteins revealed three distinct groups. These data provide insight to support new studies a dressing the role of GolS genes in this important fruit species.

A galactinol sintase (GolS) é a enzima que catalisa o primeiro passo da biossíntese dos oligossacarídeos da família da rafinose (OFRs) e está envolvida em muitos processos biológicos nas plantas. No presente estudo, quatro genes GolS foram identificados no genoma de Musa acuminata. Esses genes MaGolS foram caracterizados em termos de comprimento de proteína, peso molecular, ponto isoelétrico teórico e estrutura 3D de proteína. A organização genômica revelou que a maioria dos genes MaGolS possui quatro éxons. Os motivos conservados foram identificados, demonstrando alta especificidade de grupo de todas as proteínas MaGolS. O alinhamento múltiplo das sequências mostrou que o domínio típico de APSAA está presente em todas as proteínas GolS. A análise filogenética comparativa das proteínas MaGolS revelou três grupos distintos. Estes dados fornecem insights para apoiar novos estudos sobre o papel dos genes GolS nesta importante espécie frutífera.

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Galactinol synthase (GolS) is the enzyme that catalyzes the first step of the biosynthesis of the raffinose family oligosaccharides (RFOs), and is involved in many biological processes in plants. In the present study, four putative GolS genes were identified in the Musa acuminate genome. We further characterized these MaGolS genes in terms of protein length, molecular weight, theoretical isoelectric point and 3D protein structure. Genomic organization revealed that most MaGolS genes have four exons. The conserved motifs were identified, demonstrating high group-specificity of all MaGolS proteins. Multiple sequence alignment showed that the APSAA typical domain is present in all GolS proteins. Comparative phylogenetic analysis of the MaGolS proteins revealed three distinct groups. These data provide insight to support new studies a dressing the role of GolS genes in this important fruit species.(AU)

A galactinol sintase (GolS) é a enzima que catalisa o primeiro passo da biossíntese dos oligossacarídeos da família da rafinose (OFRs) e está envolvida em muitos processos biológicos nas plantas. No presente estudo, quatro genes GolS foram identificados no genoma de Musa acuminata. Esses genes MaGolS foram caracterizados em termos de comprimento de proteína, peso molecular, ponto isoelétrico teórico e estrutura 3D de proteína. A organização genômica revelou que a maioria dos genes MaGolS possui quatro éxons. Os motivos conservados foram identificados, demonstrando alta especificidade de grupo de todas as proteínas MaGolS. O alinhamento múltiplo das sequências mostrou que o domínio típico de APSAA está presente em todas as proteínas GolS. A análise filogenética comparativa das proteínas MaGolS revelou três grupos distintos. Estes dados fornecem insights para apoiar novos estudos sobre o papel dos genes GolS nesta importante espécie frutífera.(AU)

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Nitrogen (N) is quantitatively the main nutrient required by coffee plants, with acquisition mainly by the roots and mostly exported to coffee beans. Nitrate (NO3-) and ammonium (NH4+) are the most important inorganic sources for N uptake. Several N transporters encoded by different gene families mediate the uptake of these compounds. They have an important role in source preference for N uptake in the root system. In this study, we performed a genome-wide analysis, including in silico expression and phylogenetic analyses of AMT1, AMT2, NRT1/PTR, and NRT2 transporters in the recently sequenced Coffea canephora genome. We analyzed the expression of six selected transporters in Coffea arabica roots submitted to N deficiency. N source preference was also analyzed in C. arabica using isotopes. C. canephora N transporters follow the patterns observed for most eudicots, where each member of the AMT and NRT families has a particular role in N mobilization, and where some of these are modulated by N deficiency. Despite the prevalence of putative nitrate transporters in the Coffea genome, ammonium was the preferential inorganic N source for N-starved C. arabica roots. This data provides an important basis for fundamental and applied studies to depict molecular mechanisms involved in N uptake in coffee trees.