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Contribuição de genes, genomas e elementos de transposição na interação entre plantas e micro-organismos: estudo de caso em cana-de-açúcar

Processo: 16/17545-8
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Temático
Vigência: 01 de outubro de 2017 - 30 de setembro de 2023
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
Pesquisador responsável:Marie-Anne van Sluys
Beneficiário:Marie-Anne van Sluys
Instituição-sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Pesquisadores principais:
Claudia Barros Monteiro Vitorello ; Luis Eduardo Aranha Camargo ; Silvana Aparecida Creste Dias de Souza
Pesq. associados: Fabricio Martins Lopes ; Silvana Aparecida Creste Dias de Souza
Auxílios(s) vinculado(s):18/16543-7 - EMU concedido no projeto 2016/17545-8: microscópio de fluorescência, AP.EMU
18/10746-3 - EMU concedido no projeto 2016/17545-8: PCR em tempo real-quantstudio flex-7, AP.EMU
Bolsa(s) vinculada(s):22/06109-3 - Análise e comparação de múltiplas redes metabólicas da cana-de-açúcar para desvendar os mecanismos do sistema imunológico da cana-de-açúcar, BP.PD
21/13293-2 - Ômicas aplicadas a estudos da interação planta-microrganismo, BP.PD
20/11630-9 - Detecção e quantificação de long non-coding RNA e elementos de transposição em experimento piloto da interação cana e Xanthomonas albilineans, BP.TT
+ mais bolsas vinculadas 19/08239-9 - Investigando os aspectos biológicos de THI1 em plantas, BP.DD
19/05424-0 - Biologia comparada de quatro isolados de Xanthomonas albilineans em condições in vitro, BP.IC
18/24646-0 - Análise comparativa de genomas de quatro isolados de Xanthomonas albilineans e prospecção de genes alvo para estudo de associação a fenótipos conhecidos, BP.DD
18/23646-7 - Plataforma GEMAC de alvos, anotação e integração de resultados, BP.TT
18/21693-8 - Detecção e quantificação de doenças sistêmicas em plantas de cana-de-açúcar produzidas a partir de micromeristema, BP.TT
18/10351-9 - Desenvolvimento de sistema TaqMan para quantificação de Leifsonia xyli subsp. xyli, Xanthomonas albilineans e Gluconacetobacter diazotrophicus em cana-de-açúcar, BP.TT
18/07615-4 - Comunicação celular inicial entre cana de açúcar e patógenos: foco em espécies reativas de oxigênio ., BP.PD
18/04555-0 - Padrão de expressão de genes candidatos a RGAs durante a infecção com vários patógenos, BP.PD
18/02156-1 - Arabidopsis thaliana como planta modelo para o estudo da interação planta-patógeno entre Sporisorium scitamineum e cana de açúcar, BP.MS
17/23113-6 - Explorar o mecanismo molecular de comunicação entre o fungo biotrófico Sporisorium scitamineum e o seu hospedeiro cana de açúcar: a utilização de Arabidopsis como modelo de estudo, BE.PQ
17/21880-0 - Desvendando a interação das bactérias Xanthomonas albilineans e Gluconacetobacter diazotrophicus com o microbioma endofítico de cana-de-açúcar, BP.PD - menos bolsas vinculadas
Assunto(s):Genomas  Genes  Cana-de-açúcar  Micro-organismos  Leifsonia xyli  Xanthomonas  Sporisorium scitamineum  Gluconacetobacter xylinus  Bioenergia 

Resumo

A interação planta-microorganismos representa um dos processos de fundamental relevância para o funcionamento de ecossistemas naturais, bem como agrícolas. A compreensão de seus componentes e dos processos que controlam essa interação biológica tem potencial de melhorar a produtividade das culturas e monitorar a qualidade ambiental. Este projeto pretende contribuir na elucidação deste sistema complexo através da utilização de ferramentas moleculares e de bioinformática dos genomas para descobrir os principais genes que controlam e / ou medeiam a interação de cana de açúcar com três patógenos (Leifsonia xyli subsp xyli;. Xanthomonas albilineans; Sporisorium scitamineum) e uma bactéria fixadora de nitrogênio (Gluconacetobacter) considerada promotora de crescimento para a cana. Esses organismos têm uma interação biotrófica/hemibiotrófica com cana de açúcar e os aspectos moleculares sob estas condições são geralmente menos compreendidas. O nosso objetivo é comparar e contrastar respostas moleculares através das interações individuais tanto de cana de açúcar quanto dos microrganismos envolvidos. Especificamente, (i) analisaremos padrões de expressão de um conjunto de genes previamente identificados análogos a genes de resistência (RGA), espécies reativas de oxigênio (ROS), metabolismo de carboidratos, síntese de hormônios e seu controle, elementos de transposição, e uma família de genes relacionados com a edição de genes em organelas e conhecido por ter membros que estão envolvidos na regulação das defesas de plantas via Na-siRNA (pentatricopeptide) bem como de genes envolvidos em respostas metabólicas específicas dos microrganismos; (ii) avaliar e comparar entre espécies de microrganismos os padrões de expressão de genes microbianos com um foco particular em moléculas secretadas entre os quais esperamos encontrar moléculas efetoras; (iii) avaliar e comparar as mudanças nos padrões de expressão durante duas infecções mistas, e (iv) avaliar e comparar as mudanças no microbioma do hospedeiro, como resultado da interação com os micróbios mencionados. Como um produto de extensão, esperamos fornecer informações moleculares sobre a biologia da cana ao interagir com vários micróbios almejando o desenvolvimento de um kit de diagnóstico para monitorar canaviais e construir um banco de dados "phytobiome" de cana que seja abrangente e que poderia ser usado em estudos comparativos com outras Poaceae. (AU)

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Publicações científicas (10)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
PETERS, L. P.; TEIXEIRA-SILVA, N. S.; BINI, A. P.; SILVA, M. M. L.; MORAES, N.; CRESTANA, G. S.; CRESTE, S.; AZEVEDO, R. A.; CARVALHO, G.; MONTEIRO-VITORELLO, C. B.. Differential responses of genes and enzymes associated with ROS protective responses in the sugarcane smut fungus. FUNGAL BIOLOGY, v. 124, n. 12, p. 1039-1051, . (17/13268-2, 13/15014-7, 16/17545-8, 18/07615-4, 16/16376-8)
RODY, HUGO V. S.; BOMBARDELLI, RENATO G. H.; CRESTE, SILVANA; CAMARGO, LUIS E. A.; VAN SLUYS, MARIE-ANNE; MONTEIRO-VITORELLO, CLAUDIA B.. Genome survey of resistance gene analogs in sugarcane: genomic features and differential expression of the innate immune system from a smut-resistant genotype. BMC Genomics, v. 20, n. 1, . (18/04555-0, 16/17545-8)
FARIA, RAPHAEL S. C. A.; CIA, MARIANA C.; MONTEIRO-VITORELLO, CLAUDIA B.; AZEVEDO, RICARDO A.; CAMARGO, LUIS EDUARDO A.. Characterization of genes responsive to osmotic and oxidative stresses of the sugarcane bacterial pathogen Leifsonia xyli subsp. xyli. Brazilian Journal of Microbiology, v. 51, n. 1, . (15/18681-0, 16/17545-8)
SOUSA-BAENA, MARIANE S.; HERNANDES-LOPES, JOSE; VAN SLUYS, MARIE-ANNE. Reaching the top through a tortuous path: helical growth in climbing plants. Current Opinion in Plant Biology, v. 59, n. SI, . (16/17545-8, 18/07114-5)
BENEVENUTO, JULIANA; TEIXEIRA-SILVA, NATALIA S.; KURAMAE, EIKO E.; CROLL, DANIEL; MONTEIRO-VITORELLO, CLAUDIA B.. Comparative Genomics of Smut Pathogens: Insights From Orphans and Positively Selected Genes Into Host Specialization. FRONTIERS IN MICROBIOLOGY, v. 9, . (14/21802-0, 17/13268-2, 16/03768-5, 16/17545-8, 16/16376-8)
CRESTANA, GUSTAVO SCHIAVONE; TANIGUTI, LUCAS MITSUO; DOS SANTOS, CLESIVAN PEREIRA; BENEVENUTO, JULIANA; CERESINI, PAULO CEZAR; CARVALHO, GISELLE; KITAJIMA, JOAO PAULO; MONTEIRO-VITORELLO, CLAUDIA BARROS. Complete Chromosome-Scale Genome Sequence Resource for Sporisorium panici-leucophaei, the Causal Agent of Sourgrass Smut Disease. MOLECULAR PLANT-MICROBE INTERACTIONS, v. 34, n. 4, p. 448-452, . (18/24028-5, 17/13268-2, 16/17545-8)
TEIXEIRA-SILVA, NATALIA SOUSA; CARVALHO SCHAKER, PATRICIA DAYANE; SILVA RODY, HUGO VIANNA; MAIA, THIAGO; GARNER, CHRISTOPHER M.; GASSMANN, WALTER; MONTEIRO-VITORELLO, CLAUDIA BARROS. Leaping into the Unknown World of Sporisorium scitamineum Candidate Effectors. JOURNAL OF FUNGI, v. 6, n. 4, . (16/04429-0, 17/13268-2, 13/25599-2, 18/04555-0, 17/25477-5, 16/17545-8, 16/16376-8)
PARTIDA, VANIA GABRIELA SEDANO; DIAS, HENRIQUE MOURA; CORCINO, DIANA SUSANA MARTINEZ; VAN SLUYS, MARIE-ANNE. Sucrose-phosphate phosphatase from sugarcane reveals an ancestral tandem duplication. BMC PLANT BIOLOGY, v. 21, n. 1, . (16/17545-8, 18/10746-3)
SOUZA, GLAUCIA MENDES; VAN SLUYS, MARIE-ANNE; LEMBKE, CAROLINA GIMILIANI; LEE, HAYAN; MARGARIDO, GABRIEL RODRIGUES ALVES; HOTTA, CARLOS TAKESHI; GAIARSA, JONAS WEISSMANN; DINIZ, AUGUSTO LIMA; OLIVEIRA, MAURO DE MEDEIROS; FERREIRA, SAVIO DE SIQUEIRA; et al. Assembly of the 373k gene space of the polyploid sugarcane genome reveals reservoirs of functional diversity in the world's leading biomass crop. GIGASCIENCE, v. 8, n. 12, . (11/50761-2, 17/02270-6, 15/15346-5, 16/06917-1, 14/50921-8, 08/52074-0, 17/02842-0, 13/18322-4, 13/23048-9, 15/22993-7, 13/07467-1, 08/52146-0, 16/17545-8, 12/51062-3)
RODY, HUGO V. S.; CAMARGO, LUIS E. A.; CRESTE, SILVANA; VAN SLUYS, MARIE-ANNE; RIESEBERG, LOREN H.; MONTEIRO-VITORELLO, CLAUDIA B.. Arabidopsis-Based Dual-Layered Biological Network Analysis Elucidates Fully Modulated Pathways Related to Sugarcane Resistance on Biotrophic Pathogen Infection. FRONTIERS IN PLANT SCIENCE, v. 12, . (18/04555-0, 19/13530-4, 16/17545-8)

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