Citrus Research & Technology
https://citrusrt.ccsm.br/article/doi/10.4322/crt.ICC075
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Article

Enhanced drought tolerance in transgenic Swingle citrumelo overexpressing VaP5CS-F129A under the control of stress induced RD29A promoter  

Aumento da tolerância à seca em citrumelo Swingle transgênico super  expressando o VaP5CS-F129A sob controle do promotor de estresse induzido RD29A 

Renato Farinacio, Diliane Barichello, Giselly Aparecida Andrade, Diego Aparecido Costalonga Leite, Camilla Carvalho Nunes dos Santos, Mariane Silva Felicio, Marília Kaphan Freitas de Campos3, Glaucia Braz Alcantara, Luiz Gonzaga Esteves Vieira & Eduardo Fermino Carlos

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Abstract

In plants, water deficit causes morphological, molecular and physiological responses, including stomata closure, photosynthesis reduction and accumulation of cellular osmoprotective compounds such as proline. This amino acid influences important biological functions, for instance by helping the stabilization of proteins and intracellular membranes and by mitigating the negative effects of reactive oxygen species. The present work had the objective to evaluate the performance of two transgenic events (Ev.6 and Ev.8) of Swingle citrumelo (Citrus paradisi Macfad. cv. Duncan x Poncirus trifoliata L. Raf.) rootstock transformed with the mutant Vigna aconitifolia P5CS-F129A gene, which encodes the key enzyme Δ1-pyrroline-5-carboxylate synthetase (P5CS) for proline biosynthesis, under the control of the stress-responsive RD29A promoter. Under greenhouse conditions, plants were left without irrigation up to reach severe stress level and then rehydrated after 31 days without watering. The event 8 (Ev.8) displayed significant increments of proline and higher photosynthesis, transpiration and stomata conductance rate throughout the stress period. Thus, because of its overall drought response, the plant 1329 of the Ev.8 was selected for multiplication and future field competition tests under our citrus rootstock breeding program, aiming to select a Swingle citrumelo genotype more tolerant to water deficit.

Keywords

rootstock, drought tolerance, citrus, GMO, dry spell.

Resumo

Nas plantas, o déficit hídrico provoca respostas morfológicas, moleculares e fisiológicas, incluindo o fechamento de estômatos, a redução da fotossíntese e o acúmulo de compostos celulares osmoprotetores, como a prolina. Este aminoácido influencia funções biológicas importantes, por exemplo, ajudando na estabilização de proteínas e membranas intracelulares e mitigando os efeitos negativos de espécies reativas de oxigênio. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de dois eventos transgênicos (Ev.6 e Ev.8) do porta-enxerto citrumelo Swingle (Citrus paradisi Macfad. Cv. Duncan x Poncirus trifoliata L. Raf.) transformados com o gene mutante P5CS-F129A de Vigna aconitifolia, que codifica a enzima chave Δ1-pirrolina-5-carboxilato sintetase (P5CS) para a biossíntese de prolina, sob o controle do promotor estresse induzido RD29A. Em condições de casa de vegetação, as plantas foram mantidas sem irrigação até atingir o nível de estresse severo e então após 31 dias sem irrigação foram reidratadas. O evento 8 (Ev.8) apresentou incrementos significativos de prolina e maiores taxas de fotossíntese, transpiração e condutância estomática ao longo do período de estresse. Assim, devido à sua resposta geral à seca, a planta 1329 do Ev.8 foi selecionada para multiplicação e futuros testes de competição em campo no nosso programa de melhoramento de porta-enxertos de citros, visando selecionar um genótipo de citrumelo Swingle mais tolerante ao déficit hídrico.

Palavras-chave

 porta-enxertos, tolerância à seca, citros, OGM, veranico.
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