Avaliações microscópicas e moleculares da interação incompatível entre plantas de soja e o fungo Uromyces appendiculatus

• Main Author: Cynara Cassandri Teixeira Romero
• Other Authors: Ricardo Vilela Abdelnoor .
• Language: Portuguese
• Published: UEL. IAPAR. EMBRAPA. Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecular. 2011
• Online Access: http://www.bibliotecadigital.uel.br/document/?code=vtls000164476

As plantas estão naturalmente expostas a uma ampla variedade de micro-organismos potencialmente patogênicos, mas, graças ao fenômeno conhecido como resistência não-hospedeira, apenas uma ínfima parcela destes lhes causa danos. A resistência não-hospedeira é sabidamente a forma mais comum e duradoura de resistência, porém, devido a sua natureza complexa, tem sido menos estudada ao longo dos anos do que a resistência específica. Acredita-se que o entendimento das bases moleculares da resistência não-hospedeira, com o auxílio das técnicas modernas de biologia molecular, possa trazer contribuições para o desenvolvimento de variedades de plantas resistentes a doenças. A cultura da soja ocupa lugar de destaque no agronegócio brasileiro, mas sofre anualmente prejuízos da ordem de milhões de reais devido ao ataque do fungo Phakopsora pachyrhizi, causador da Ferrugem Asiática da Soja (FAS). O presente trabalho se propôs a investigar fenotípica e molecularmente a interação de plantas de soja com o fungo heterólogo Uromyces appendiculatus, causador da ferrugem do feijoeiro. As análises fenotípicas, feitas por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura, sugerem a tentativa mal sucedida de penetração fúngica no tecido vegetal, e classificam tal interação não-hospedeira como "tipo I", uma vez que não foi observada qualquer reação de hipersensibilidade. Para os estudos moleculares foram construídas bibliotecas subtrativas de cDNA, cujos transcritos foram seqüenciados utilizando a plataforma Solexa, e analisados quanto a sua participação em vias de defesa contra patógenos. Além de genes-chave para essas vias, foi detectada a expressão de genes relacionados à resistência não-hospedeira. Análises de expressão por qRT-PCR mostraram a superexpressão de PEN2 e PEN3 72 horas após a inoculação; ambos os genes podem estar atuando em cooperação em um mecanismo de defesa pré-invasão, que envolve o transporte de substâncias tóxicas até a membrana plasmática em sítios de tentativa de penetração. Outro gene, BI-1, que desempenha um papel importante na rota de resposta do retículo endoplasmático ao estresse, teve sua superexpressão detectada nas horas iniciais de inoculação. === Plants are naturally exposed to a vast range of potentially pathogenic microorganisms, but due to the phenomenon known as non-host resistance, only a small part of them are able to cause damages. Non-host resistance is the most durable and common type of resistance, however, due to its complex nature, has been less studied over the years than the specific resistance. Understanding the molecular basis of non-host resistance, with the support of modern molecular biology techniques, may provide contributions to the development of resistance in plants to a variety of pathogens. Soybean crop is very important to Brazilian agribusiness, but the presence of Phakopsora pachyrhizi fungus, causal agent of Asian Soybean Rust (ASR), has resulted in losses of millions of dollars every year. The current study aimed to investigate the phenotypical and molecular interaction between soybean and the heterologous fungus Uromyces appendiculatus, causer of common bean rust. Phenotypic analyses, by optical and scanning electron microscopy, suggests the unsuccessful attempt to fungal penetration in soybean tissue, and classify this incompatible interaction as "type I" non-host resistance. For molecular studies, cDNA subtractive libraries were constructed, and the resulting transcripts were sequenced using Solexa technology and analyzed for their role in pathways related to defense against pathogens in plants. Additionally, the expression of non-host resistance genes was also detected. qRT-PCR analysis showed the overexpression of PEN2 and PEN3 genes 72 hours after inoculation; both genes appears to work in co-operation in a pre-invasion defense mechanism which involves traffic of toxic compounds to the plasma membrane at sites of attempted invasion. The BI-1 gene plays an important role in the conserved endoplasmic reticulum stress response pathway to modulate cell death, and was overexpressed in the initial hours of infection.