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Otimização da transformação genética de cacaueiro (Theobroma cacao) visando a modulação na expressão de receptores de padrões moleculares de patógenos

Processo: 17/17676-8
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
Vigência (Início): 01 de setembro de 2017
Vigência (Término): 31 de agosto de 2019
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Genética - Genética Vegetal
Pesquisador responsável:Antonio Vargas de Oliveira Figueira
Beneficiário:Luciana Chiba
Instituição-sede: Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA). Universidade de São Paulo (USP). Piracicaba , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:16/10498-4 - Investigação das estratégias de adaptação ao estilo de vida patogênico de fungos do gênero Moniliophthora em diferentes níveis de organização biológica: espécies, biótipos e linhagens geográficas, AP.TEM
Assunto(s):Theobroma cacao   Moniliophthora perniciosa   Embriogênese somática   Biologia molecular   Manipulação genética   Mecanismos de defesa vegetal

Resumo

A análise funcional de proteínas e vias metabólicas envolvidas na patogênese de M. perniciosa e resistência tem sido fortemente restringidas pela ausência de métodos eficientes para a manipulação genética do fungo e dos seus hospedeiros. Há poucos relatos de sucesso na obtenção de plantas transgênicas de cacaueiro, em parte devido a recalcitrância do cacaueiro ao cultivo in vitro. Basicamente, explantes embriogênicos são incubados com Agrobacterium tumefaciens contendo o gene de interesse. Embriões somáticos são produzidos e então regenerados até a formação das plantas adultas transformantes. Um dos principais fatores limitantes nesse procedimento é a baixa eficiência de obtenção e recuperação dos embriões secundários, bem como a alta dependência do genótipo do cacaueiro para o sucesso da transformação. Até o momento, a única descrição relativa à interação do cacaueiro transgênico com algum patógeno foi a partir da superexpressão do gene TcChi1, codificante para uma quitinase do tipo 1. Folhas das plantas transgênicas exibiram maior resistência contra Colletotrichum gloeosporioides. Indubitavelmente, a manipulação genética do cacaueiro tem muito a contribuir para uma melhor compreensão dos processos que ocorrem durante a vassoura-de-bruxa. A manipulação genética de cultivares de interesse comercial pode levar a aumentos na tolerância a estresses bióticos. Destaca-se aqui a resistência contra fungos promovida após a inserção de genes relacionados ao reconhecimento e defesa contra patógenos como ativadores das respostas naturais de defesa da planta, ou relacionados à produção de compostos antifúngicos. Plantas reconhecem os patógenos através de padrões moleculares, por meio de receptores transmembrana, sendo que cada receptor reconhece um tipo específico de padrão molecular. Uma cascata de sinalização intracelular leva à ativação da resposta de defesa adequada. Por outro lado, patógenos evoluíram para produzir proteína efetoras que alteram o sistema de defesa do hospedeiro. Dessa maneira, as plantas apresentam um segundo tipo de reconhecimento e defesa, constituída por proteínas citoplasmáticas responsáveis por detectar os efetores ou os seus efeitos dentro da célula vegetal. Atualmente, um dos grandes desafios é a dissecação molecular e funcional da resposta de defesa das plantas em diferentes patossistemas, bem como a identificação dos receptores celulares correspondentes a cada padrão molecular/efetor. Alguns receptores transmembrana já caracterizados em plantas são o FLS2 de Arabidopsis thaliana, que se liga ao peptídeo derivado da flagelina bacteriana; Cf-4 de tomate, reconhecendo a proteína AVR4 secretada por Cladosporium fulvum; CEBiP de Oryza sativa e CERK1 de A. thaliana que percebem fragmentos de quitina; e RLP42 de A. thaliana, que reconhece endopoligalacturonases fúngicas. O exemplo mais recentemente descrito é o receptor RLP23 de A. thaliana, o qual interage com um fragmento de 20 aminoácidos conservados da proteína NLP (Necrosis and ethylene-inducing peptide 1-like proteins). Esse receptor confere resistência contra patógenos que secretam NLPs, como o oomiceto Phytophthora infestans e o fungo Sclerotinia sclerotiorum. A transformação do cacaueiro com tais receptores (caso não os possuam), ou a modulação da expressão dos receptores endógenos (caso já os possuam), poderia constituir uma interessante alternativa de controle da 'vassoura-de-bruxa', visto que alguns destes padrões moleculares foram identificados na interação com M. perniciosa, tais como a quitina (componente da parede celular de todos os fungos), proteínas da família das NLPs, e a atividade de poligalacturonase. (AU)