Identificação de proteínas receptoras de candidatos a efetores do fungo causador do carvão da cana Sporisorium scitamineum

• Processo: 17/02434-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2017
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2018
• Área de conhecimento: Ciências Agrárias - Agronomia - Fitossanidade
• Pesquisador responsável: Claudia Barros Monteiro Vitorello
• Beneficiário: Patricia Dayane Carvalho Schaker
• Instituição Sede: Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ). Universidade de São Paulo (USP). Piracicaba , SP, Brasil
• Assunto(s): Carvão (doença de planta)
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: agrotransformação | carvão da cana | Efetores | Resistência | Genética da Interação Planta-patógeno

Resumo

A cana-de-açúcar é uma das culturas que mais contribui para a produção de açúcar e etanol de primeira e segunda geração no mundo. No entanto, as doenças que acometem a cultura podem ocasionar perdas econômicas significativas e por isso a importância do seu estudo para aprimorar métodos de controle e aprofundar os conhecimentos acerca dos mecanismos de reconhecimento do patógeno. A doença do carvão da cana é uma das mais nocivas à cultura, e tem sido cada vez mais frequente sua diagnose no campo, principalmente após a proibição da queimada para colheita no Brasil. Causada pelo fungo biotrófico Sporisorium scitamineum, a doença é caracterizada pela formação de uma estrutura na forma de chicote no meristema da planta onde os esporos do fungo se diferenciam e são facilmente disseminados. Por ser uma doença encontrada em todas as regiões produtoras de cana, vários grupos de pesquisa têm estudado os principais mecanismos ativados durante a interação e que são positivamente relacionados ao grau de resistência, com foco principal na planta. Porém, o que tem se observado é que mesmo variedades consideradas altamente resistentes são colonizadas pelo fungo e podem apresentar a formação do chicote, o que demonstra a complexidade desse patossistema e da sinalização envolvida para o desenvolvimento dos sintomas. Trabalhos utilizando a técnica de dual-RNAseq em nosso grupo de pesquisa evidenciaram que as mudanças transcricionais relacionadas à identidade do meristema da planta ocorrem muito precocemente em relação ao desenvolvimento do chicote, ao mesmo tempo em que o fungo possui entre os genes mais expressos aqueles que codificam proteínas candidatas a efetores com funções ainda desconhecidas. Os efetores são moléculas produzidas por patógenos que agem no apoplasto ou no interior da célula do hospedeiro, onde são reconhecidas por proteínas do hospedeiro, desencadeando uma sinalização celular que determina a compatibilidade ou incompatibilidade da interação. Para identificar quais proteínas da planta estão associadas a esse reconhecimento é necessário estudar os efetores do fungo. Recentemente, como parte da minha tese de doutorado, foi utilizada a técnica de expressão transiente dos genes candidatos a efetores do patógeno fusionados ao gene que codifica a proteína fluorescente Citrina em N. benthamiana de forma a identificar os compartimentos celulares alvos dessas proteínas. Os experimentos permitiram a localização subcelular de quatro efetores. Porém, considerando a complexidade do genoma das variedades modernas de cana-de-açúcar, a determinação dos parceiros moleculares desses efetores, ou seja, proteínas da planta responsáveis pelo seu reconhecimento e que contribuem para ativação de determinada resposta, seria mais promissora e criteriosa com a utilização da própria cana-de-açúcar nos experimentos. Desta forma, o presente projeto tem como objetivo transformar, utilizando Agrobacterium tumefaciens, meristemas de cana-de-açúcar de variedades com diferentes níveis de resistência ao carvão com os candidatos a efetores de S. scitamineum mais expressos durante os primeiros momentos da interação e avaliar: 1) o fenótipo das plantas transformadas; 2) co-imunoprecipitar proteínas que interagem com os efetores, 3) sequenciar, identificar e caracterizar tais proteínas e os genes codantes e 4) validar a interação por meio de ensaios BiFc. Com os resultados desse projeto, espera-se compreender a função dos efetores do fungo no estabelecimento da doença, e caracterizar diferenças à nível gênico e proteico de variedades de cana-de-açúcar com diferentes graus de resistência. Além disso, os dados obtidos serão utilizados para complementar os dados de transcriptômica, proteômica e metabolômica obtidos pelo grupo de pesquisa numa abordagem de biologia de sistemas, possibilitando no futuro a definição de marcadores moleculares relacionados à susceptibilidade/resistência da planta. (AU)

Publicações científicas

(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)

BEDRE, RENESH; IRIGOYEN, SONIA; SCHAKER, PATRICIA D. C.; MONTEIRO-VITORELLO, CLAUDIA B.; DA SILVA, JORGE A.; MANDADI, KRANTHI K.. Genome-wide alternative splicing landscapes modulated by biotrophic sugarcane smut pathogen. SCIENTIFIC REPORTS, v. 9, JUN 20 2019. (17/02434-9, 17/13268-2)