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
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Temático
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2017
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2025
• 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
• Pesquisadores associados: Fabricio Martins Lopes ; Silvana Aparecida Creste Dias de Souza
• Auxílio(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): 24/14868-7 - Curadoria na montagem ea notação de genomas bacterianos, BP.TT; 24/04412-6 - Identificação de estruturas de proteínas utilizando o AphaFold em dados de transcriptoma de planta-microorganismos, BP.TT; 23/08813-2 - Detecção de RNAs longos não codificantes e análise do perfil de expressão do microbioma em transcriptoma total de cana-de-açúcar submetida a estresse biótico, BP.DD; + mais bolsas vinculadas 22/09130-3 - Descrição de nova partícula viral encontrada em linhagem fitopatogênica de Xanthomonas albilineans., BP.MS; 23/03850-7 - Influência de estresse biótico sobre o microbioma de cana de açúcar, BP.IC; 22/10296-3 - Interação microrganismos e plantas: um enfoque integrativo com ômicas., BP.PD; 22/09736-9 - Análise de redes de co-expressão gênica da cana-de-açucar após infecção por micro-organismos, BP.TT; 22/09923-3 - Capacitação em técnicas moleculares e crescimento controlado de plantas, BP.TT; 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; 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
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cana de Açúcar | elementos de transposição | genes | Genomas | Interação | microrganismos | plant-microbe interaction

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)

Publicações científicas

(21)

(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)

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, DEC 2019. (13/07467-1, 13/18322-4, 17/02842-0, 08/52074-0, 14/50921-8, 15/22993-7, 12/51062-3, 17/02270-6, 11/50761-2, 16/17545-8, 16/06917-1, 13/23048-9, 08/52146-0, 15/15346-5)

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