Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, Programa de Pós-Graduação em Fitopatologia, 2015.
Resumo Portugues
Na cultura da bananeira (Musa spp.) o nematoide das galhas Meloidogyne incognita é uma das espécies predominantes principalmente no subgrupo Cavendish, causando perdas consideráveis em algumas regiões do Brasil. Meloidogyne ncognita é também considerado um dos fitoparasitas de ampla importância na agricultura mundial por sua adaptabilidade ao ambiente e ampla gama de hospedeiras. Com as limitações do melhoramento convencional no desenvolvimento de variedades resistentes de bananeiras a nematoides, o uso da genômica é uma alternativa importante para entender os mecanismos moleculares envolvidos na resposta de defesa da planta ao parasitismo. O genótipo de Musa acuminata 4279-06 foi classificado em estudos anteriores como resistente ao nematoide das galhas, e foi selecionado para este estudo com o genótipo Cavendish Grande Naine (GN), utilizado como padrão de suscetibilidade. Assim o objetivo deste trabalho foi estudar a interação M. acuminata - M. incognita a fim de identificar genes associadas ao parasitismo do nematoide e genes de defesa da planta. Inicialmente verificou-se que o ciclo de vida de M. incognita em banana GN, desde a inoculação dos J2 até a formação de fêmeas com ovos, foi de 24 dias a 25º C. Na análise histológica dos genótipos GN e 4279-06, entre 2-7 dias após de inoculação (DAI) observaram se os J2 de M. incognita penetrando pelo ápice das raízes e migrando pelo córtex até o cilindro central e aos 9 DAI já haviam estabelecido sítios de alimentação. Utilizando microscopia de fluorescência não foi observada resposta hipersensível (RH) no genótipo 4279-06, sendo que o nematoide concluiu o ciclo de vida entre 27- 30 dias, com 3-6 dias de atraso em comparação ao genótipo GN (24 dias). Foi realizada análise de transcritoma aos 3, 7 e 10 DAI nos dois genótipos, com base nos dados histológicos, utilizando a tecnologia de sequenciamento massal de RNA por Illumina e análise de bioinformática para identificar genes diferencialmente expressos relacionados ao parasitismo do nematoide e a resposta de defesa. O sequenciamento gerou um total de 510.937.976 sequências paired-end. Na análise de gene ontology (GO), um total de 320.113 termos de GO foram encontrados e relacionados às 27.604 sequências anotadas distribuídos em três categorias principais: processos biológicos (27.551 sequências), função molecular (25.362 sequências) e componente celular (25.487 sequências). Na análise de expressão diferencial, 680 genes apresentaram expressão diferencial significante. Dentre estes, 474 genes foram modulados no genótipo 4279-06 e 235 genes no genótipo GN, evidenciando uma maior regulação da expressão gênica na interação em 4279-06. Os genótipos apresentaram 29 genes comumente regulados, 445 genes exclusivamente modulados em 4279-06 e 206 em GN. Na resposta de Musa acuminata à infecção por M. incognita, foi evidente o grande envolvimento de genes ligados a fatores de transcrição das famílias MYB e WRKY, e de hormônios. Pouca resposta de defesa relacionadas ao Ácido Salicílico (de resposta a parasitas biotróficos) foi encontrada, mas sim uma ampla resposta pela via do etileno. Também foram encontrados genes que aumentam os níveis de auxinas e citocininas e que estão associados à formação de células gigantes, assim como expansinas e proteínas de domínio NAC. Proteínas da família bHLH, calose e endotransglucosilase xiloglucano foram expressas exclusivamente no genótipo 4279-06. Os resultados deste trabalho contribuem para uma maior compreensão dessa complexa interação molecular.
Resumo Ingles
In banana crop (Musa spp.), the root-knot nematode Meloidogyne incognita is one of the predominant species, mainly in Cavendish (GN), causing considerable losses in some regions of Brazil. Meloidogyne incognita, also considered one of the plant parasites of wide importance in world agriculture for their adaptability to the environment and wide host range. With the difficulties of the traditional breeding programs in search for resistant varieties of bananas to nematodes, the use of genomics is an important alternative to understand the molecular mechanisms involved in plant defense response to parasitism. The banana genotype 4279-06 was classified in previous studies as resistant to the root-knot nematode, and was selected for this study, with the Cavendish Grande Naine genotype (GN) used as susceptibility standard. So the aim of this work was to study the interaction Musa acuminata - Meloidogyne incognita in order to identify genes associated with parasitism of nematode and plant defense genes. Initially, the life cycle of M. incognita in banana (NG), from the inoculation of J2 to the formation of females with eggs was 24 days at 25oC. On histological analysis of both genotypes GN and 4279-06, between 2-7 days after inoculation (DAI) it was observed that J2 of M. incognita penetrated at the roots tips and moved through the cortex to the central cylinder, and that at 9 DAI had already feeding sites established. Using fluorescence microscopy, no hypersensitive response (HR) was observed in 4279-06 genotype, and its life cycle has completed between 27- 30 days after inoculation, with 3-6 days delay in comparison with the GN genotype (24 days). Transcriptome analysis was performed at 3, 7 and 10 DAI, based on histological data, using RNA mass sequencing technology by Ilumina and bioinformatics analysis to identify differentially expressed genes related to the banana defense response in nematode interaction with the two genotypes. Sequencing generated a total of 510,937,976 sequences paired-end. In ontology gene analysis (GO), a total of 320,113 terms of GO were found and related to 27,604 annotated sequences divided into three main categories: biological processes (27,551 sequences), molecular function (25,362 sequences) and cellular component (25,487 sequences). In the analysis of differential expression, 680 genes showed significant differential expression. Of these, 474 genes were modulated in genotype 4279-06 and 235 genes in GN genotype, showing greater regulation of gene expression in the interaction with 4279-06. The genotypes showed 29 commonly regulated genes, 445 genes uniquely modulated in 4279-06 and 206 in GN. In Musa acuminata response to infection with M. incognita, was evident the great involvement of genes linked to the MYB transcription factors and WRKY families, and hormones. Little defense response related to salicylic acid (response to biotróficos parasites) was observed, but a broad response for the ethylene pathway. They have also found genes that increase the levels of cytokinins and auxins and that are associated with the formation of giant cells, like expansins and NAC domain proteins. Proteins bHLH family, callose and xyloglucan endotransglucosilase were exclusively expressed in the genotype 4279-06. These results contribute to a better understanding of this complex molecular interaction.
Unidade academica
Instituto de Ciências Biológicas (IB)
Departamento
Departamento de Fitopatologia (IB FIT)
Programa de Pos-Graduacao
Programa de Pós-Graduação em Fitopatologia
Idioma
Português
Tipo de documento
Tese
Formato
application/pdf
Direitos de acesso
Acesso Aberto
Termo de licenca
A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br,www.ibict.br,http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
Palavras-chave
Histopatologia||Bananeira - doenças e pragas||Meloidogyne incognita||Transcriptoma||Plantas - doenças e pragas
