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Título: Edição de genes associados à produção de ácidos graxos em soja
Autor(es): Figueirêdo, Débora Torres Alves
Orientador(es): Rech Filho, Elíbio Leopoldo
Assunto: Soja - biodiesel
Ácidos graxos
Ácido linoleico
Ácido oléico
Biodiesel - óleo de soja
Data de publicação: 28-Nov-2017
Referência: FIGUEIRÊDO, Débora Torres Alves. Edição de genes associados à produção de ácidos graxos em soja. 2017. 105 f., il. Tese (Doutorado em Biologia Molecular)—Universidade de Brasília, Brasília, 2017.
Resumo: A soja (Glycine max) é uma das principais comódites agrícola do mundo. Por conter um alto teor de óleo, a semente de soja é de grande interesse tanto para os programas de produção de biodiesel, como para a industria alimentícia. Sementes de soja apresentam um perfil de ácidos graxos composto principalmente de 13% de ácido palmítico (16:0), 4% de ácido esteárico (18:0), 18% de ácido oleico (18:1), 55% de ácido linoleico (18:2) e 10% de ácido linolênico (18:3). Assim, o óleo da semente de soja é rico em ácidos graxos poli-insaturados, o que contribui para a sua instabilidade oxidativa. Uma alternativa para o redução de teores de ácidos graxos poli-insaturados em semente de soja é a utilização da engenharia metabólica para diminuir a expressão dos genes FAD2. Durante a síntese dos ácidos graxos sabe-se que os genes FAD2-1A e FAD2-1B são importantes na conversão do óleo monoinsaturado (oleico) em óleo poli-insaturado (linoleico). Neste trabalho Transcription activator-like effector nucleases (TALENs) foram desenhados a fim de obter mutações nos genes FAD2-1A e FAD2- 1B utilizando um sítio-alvo conservado em ambos os genes. Três linhagens transgênicas de soja (57, 119 e 137) transformadas com os vetores TALEN, foram analisadas quanto ao seu perfil de óleos, mostrando aumento na concentração do óleo oleico (variação de 31-66%, contra 18% normalmente produzido pelo tipo selvagem). A região-alvo do TALEN foi sequenciada e deleções, inserções e mutações foram observadas, sendo também transmitidas para a próxima geração. Os genes da família FAD2 foram analisados como possíveis genes não alvos, já que os genes FAD2-1, FAD2-2, e FAD2-3 compartilham alta similaridade de sequências. Os candidatos não alvos apresentaram significativos índices de atividade do TALEN. Este trabalho foi importante para a consolidação da metodologia TALEN em plantas, e para avaliar os níveis de não alvo deste sistema.
Abstract: Soybean is one of the most important agricultural commodities in the world. Because soybean seeds contain a high content of oil, they are of great interest as for biodiesel production programs as for the food industry. Soybean seeds have a fatty acid profile composed of 13% palmitic acid (16: 0), 4% stearic acid (18: 0), 18% oleic acid (18: 1), 55% linoleic acid (18 : 2) and 10% linolenic acid (18: 3). Thus, the soybean oil is rich in polyunsaturated fatty acids, which contributes to its oxidative instability. An alternative to reduce the levels of polyunsaturated fatty acids in soybean seeds is the use of metabolic engineering to reduce the FAD2 gene expression. During the synthesis of fatty acids it is known that FAD2-1A and FAD2-1B genes are important in the conversion of monounsaturated fats in polyunsaturated fats. In this work Transcription activator-like effector nucleases (TALENs) were designed in order to obtain mutations in FAD2-1A and FAD2-1B genes using a conserved target site in both genes. Three soybean lines (57, 119 and 137) transformed with TALEN vectors were analyzed, and the oil profile showed increases in oleic concentration (ranging from 31-66%, against 19% normally produced by the wild type). The target regions of TALEN were sequenced and deletions, insertions and mutations were observed, and mutations, which were also transmitted to the next generation. FAD2 gene family have been examined as possible off targets, since the genes FAD2-1, FAD2-2 and FAD2-3 sequences shares high similarity. The off-targets candidates were PCR amplified and their products were sequenced, showing significant off-target rates. This work was important for the consolidation of this system in plants, and to reevaluate its off-target range.
Informações adicionais: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Departamento de Biologia Celular, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2017.
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