Metabolome dynamics of smutted sugarcane reveals mechanisms involved in disease progression and whip emission

• Processo: 17/09442-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2017
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2018
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Claudia Barros Monteiro Vitorello
• Beneficiário: Claudia Barros Monteiro Vitorello
• Instituição Sede: Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ). Universidade de São Paulo (USP). Piracicaba , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 15/07112-4 - Ligando os fatos sobre a interação molecular da cana-de-açúcar e o fungo biotrófico patogênico Sporisorium scitamineum, causador do carvão da cana, AP.R
• Assunto(s): Metaboloma Metabólitos Doenças de plantas Cana-de-açúcar Publicações de divulgação científica Artigo científico
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Metabolome | Plant-microbe interactions | Sugarcane smut | Genética de fitopatógenos

Resumo

A doença da cana-de-açúcar, causada pelo fungo biotrófico Sporisorium scitamineum, é caracterizada pelo desenvolvimento de uma estrutura tipo chicote a partir do meristema vegetal. A doença causa efeitos negativos no acumulo de sacarose, no teor de fibras e na qualidade do sumo. O objetivo deste estudo foi verificar se as alterações no transcriptoma já descritas durante a infecção da cana-de-açúcar por S. scitamineum resultam em alterações em nível metabólico. Para abordar esta questão, foi realizada uma análise durante o estágio inicial da interação e da progressão da doença em um genótipo suscetível da cana-de-açúcar. A análise em GC-TOF-MS permitiu a identificação de setenta e três metabólitos primários. Um conjunto destes compostos foi alterado quantitativamente em cada ponto analisado em comparação com plantas saudáveis. Os resultados revelaram que as vias energéticas e o conjunto de aminoácidos foram afetados ao longo da interação. Os níveis de rafinose aumentaram logo depois da infecção, mas diminuíram notavelmente após a emissão do chicote. Alterações relacionadas à biossíntese da parede celular foram características da progressão da doença e sugeriram um afrouxamento de sua estrutura para permitir o crescimento do chicote. A biossíntese de lignina relacionada à formação do chicote pode depender do metabolismo de Tyr através da superexpressão de uma PTAL bifuncional. Os níveis alterados de de Met juntamente com a superexpressão de genes sintetase SAM e ACC synthase sugeriram um papel para o etileno na emissão de chicote. Além disso, foram identificados metabolitos secundários antifúngicos únicos utilizando a abordagem LC-ESI-MS, que pode ter potenciais aplicações de biomarcadores. Por fim, uma toxina putativa foi o metabolito fúngico mais importante identificado, cujo papel durante a infecção permanece ser estabelecido. (AU)