| Summary: | A antracnose, causada pelo fungo Colletotrichum spp., está entre as principais doenças que ocasionam perdas na produção de pré e pós-colheita em frutos de pimentas e pimentões. Capsicum spp. possuem mecanismos de defesa contra o ataque de patógenos com a produção de compostos especializados constitutivos ou induzidos que se acumulam no local de infecção. No entanto, o conhecimento sobre esses compostos permanece mal compreendido principalmente durante os diferentes estádios de maturação dos frutos de pimenta, os quais apresentam reações diferenciadas. Nesse sentido, o esclarecimento dos fatores bioquímicos e moleculares envolvidos na resposta de resistência durante a infecção do fungo pode contribuir para o desenvolvimento de genótipos de Capsicum com composições e características desejadas para a resistência, e estabelecer estratégias de controle da doença. Os objetivos do trabalho foram: i) avaliar a resposta de resistência à antracnose, em frutos verdes e maduros de Capsicum spp., e identificar fontes de resistência para o uso em programas de melhoramento; ii) caracterizar a quantidade de metabólitos secundários produzidos por frutos de C. annuum em resposta à antracnose e à maturação dos frutos; iii) analisar o transcriptoma de frutos de C. annuum em dois estádios de maturação (verde e maduro) durante a interação com C. gloeosporioides; e iv) avaliar o perfil transcricional de genes reprimidos e induzidos em frutos de pimenta sob a colonização do fungo. Para tanto, frutos verdes e maduros de 59 acessos de Capsicum spp. foram avaliados quanto a severidade dos sintomas da antracnose aos 35 e 50 dias após a antese. Dentre esses, dois acessos contrastantes de C. annuum (resistente e suscetível) foram selecionados para a caracterização dos seus respectivos metabólitos secundários quantificados por cromatografia líquida de ultraalta eficiência (UHPLC-PDA). O acesso resitente foi utilizado no sequenciamento de mRNA (RNA-seq) para a identificação de genes diferencialmente expressos em resposta à infecção por C. gloeosporioides (24, 48, 72 e 96 horas após a inoculação). Genes envolvidos na biossíntese do capsidiol foram selecionados e seus perfis de transcritos foram validados por RT-qPCR em frutos de pimenta durante a interação com o fungo. Os resultados do trabalho apresentaram uma ampla variabilidade na resposta dos acessos de Capsicum spp. à infecção e um comportamento diferenciado destes frente aos estádios de maturação dos frutos. Frutos maduros apresentaram maior resistência à antracnose em relação aos frutos verdes. Seis acessos foram considerados resistentes à doença em ambos os estádios de maturação dos frutos. A concentração do perfil dos metabólitos secundários apresentou alteração em relação ao estádio de maturação e em resposta à resistência dos frutos de C. annuum ao fungo. Da mesma forma, os dados gerados por RNA-seq revelaram um aumento de transcritos relacionados à resposta de defesa em frutos maduros. Além disso, foi gerado um painel de genes candidatos relacionados às diversas vias metabólicas da pimenta, principalmente aquelas envolvidas na resistência contra C. gloeosporioides. Os resultados desse estudo permitiram um maior conhecimento sobre os compostos metabólitos e os genes possivelmente relacionados com a resistência de pimenta à antracnose e fornecem uma base para o desenvolvimento de melhores estratégias para controlar a doença em futuros programas de melhoramento. === Anthracnose, caused by Colletotrichum spp., is one of the major disease causing losses in chili and sweet peppers fruit production during pre- and post-harvest. Capsicum spp. have defense mechanisms responses against pathogens attack by the production of specialized constitutive or induced compounds that are accumulate in the pathogen infection sites. However, the spectrum of action of these compounds remains poorly understood mainly during pepper fruit development stages. In this way, the elucidation of biochemical and molecular mecanisms involved in the resistance response during fungus infection might contribute to the development of Capsicum genotypes with characteristics desired to improve fruits resistance and to establish disease control strategies. The objectives of this study were: i) to evaluate fruit resistance response to anthracnose disease in unripe and ripe fruits of Capsicum spp. and identify sources of resistance for breeding purposes; ii) to investigate the concentration of secondary metabolites produced by C. annuum fruits in response to anthracnose disease; iii) to analyze the transcriptome of C. annuum fruits in two development stages (unripe and ripe) during the interaction with C. gloeosporioides; and iv) to analyse the transcriptional profile of genes down- and up-regulated in pepper fruits in response to fungus colonization. We evaluated the severity symptons of 59 accessions of Capsicum spp. with fruits at 35 and 50 days after anthesis. Among them, two contrastants accessions of C. annuum (resistant and susceptible) were selected for secondary metabolites characterization quantified by ultra-high performance liquid chromatography (UHPLC-PDA). The resistant accession was used for mRNA sequencing (RNA-seq) in order to identify differentially expressed genes in response to C. gloeosporioides infection (24, 48, 72 and 96 hours post inoculation). Genes involved in capsidiol biosynthesis were selected and their transcriptional profiles were validated by RT-qPCR in pepper fruits in response to fungus colonization. Our results showed a wide variability in the Capsicum accessions responses and differentiated behavior against C. gloeosporioides infection were observed in both fruit development stages. Ripe fruit showed greater resistance to anthracnose in relation to unripe fruit. Six accessions were classified as disease resistant in both fruit development stages. The concentration of the secondary metabolites profile was different in relation to fruit development stage and intensity of resistance response of C. annuum fruits during fungus interaction. Further, the data generated by RNA-seq revealed an increasing of transcripts related to defense mechanisms in ripe fruits. In addition, a panel of candidate genes related to metabolic pathways of pepper was generated, especially those relevant for the improvement of resistance against this fungus. The results of this study improved our knowlegde about secondary metabolities and genes candidates related to pepper resistance against anthracnose and provide a basis to develop better strategies to control this disease in future breeding programs.
|
|---|
