Etiquetas de sequência expressas de gengibre e cúrcuma identificam genes de assinatura para identidade e desenvolvimento de rizoma e a biossíntese de curcuminóides, gengibreis e terpenóides

Fundo: O gengibre (Zingiber officinale) e a cúrcuma (Curcuma longa) acumulam importantes metabólitos farmacologicamente ativos em níveis elevados em seus rizomas. Apesar de sua importância, relativamente pouco se sabe a respeito da expressão gênica nos rizomas de gengibre e cúrcuma.

Resultados: A fim de identificar genes enriquecidos com rizoma e genes que codificam enzimas especializadas do metabolismo e reguladores de vias, avaliamos uma coleção montada de etiquetas de sequência expressa (ESTs) de oito tecidos diferentes de gengibre e cúrcuma. As comparações com ESTs de rizoma de sorgo disponíveis ao público revelaram um total de 777 transcrições de genes expressos em rizomas de gengibre / açafrão e sorgo, mas aparentemente ausentes em outros tecidos. A lista de transcritos específicos do rizoma foi enriquecida para genes associados à regulação do crescimento, desenvolvimento e transcrição do tecido. Em particular, os transcritos para fatores de resposta ao etileno e proteínas AUX / IAA pareceram se acumular em padrões que espelham os resultados de estudos anteriores sobre respostas de crescimento de rizoma a aplicações exógenas de auxina e etileno. Assim, esses genes podem desempenhar papéis importantes na definição do crescimento e desenvolvimento do rizoma. Associações adicionais foram feitas para fatores de transcrição da caixa MADS enriquecidos com rizoma de gengibre e cúrcuma, seus homólogos putativos enriquecidos com rizoma em sorgo e QTLs rizomatosos em arroz. Além disso, a análise dos genes do metabolismo primário e especializado indica que os rizomas de gengibre e cúrcuma são principalmente dedicados à utilização da sacarose fornecida pela folha para a produção e / ou armazenamento de metabólitos especializados associados à via fenilpropanóide e produtos do gene da policetida sintase tipo III putativos Esse achado reforça as hipóteses anteriores que prevêem os papéis dessa classe de enzimas na produção de curcuminóides e gingeróis.

Conclusão: Um conjunto significativo de genes foi encontrado exclusivamente ou preferencialmente expresso no rizoma de gengibre e açafrão. Fatores de transcrição específicos e outros genes reguladores foram encontrados que eram comuns às duas espécies e que são excelentes candidatos para envolvimento no crescimento, diferenciação e desenvolvimento de rizomas. Também se descobriu que grandes classes de enzimas envolvidas no metabolismo especializado têm expressão específica para o tecido, sugerindo que a própria expressão gênica pode desempenhar um papel importante na regulação da produção de metabólitos nessas plantas.