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

• Processo: 19/22063-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2019
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2021
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Vegetal
• Pesquisador responsável: Antonio Vargas de Oliveira Figueira
• Beneficiário: Lorena Paula Mendonça dos Reis
• 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): Transgenia Células vegetais Padrões moleculares associados a patógenos Arabidopsis thaliana Theobroma cacao
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Padrões moleculares | Resistência a Patógenos | transgenia | Biologia Molecular de Plantas

Resumo

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 (Jones & Dangl, 2006). 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 (Gómez-Gómez & Boller, 2000); Cf-4 de tomate, reconhecendo a proteína AVR4 secretada por Cladosporium fulvum (Thomas, 1997); CEBiP de Oryza sativa e CERK1 de A. thaliana que percebem fragmentos de quitina (Kaku et al., 2006; Miya et al., 2007); e RLP42 de A. thaliana, que reconhece endopoligalacturonases fúngicas (Zhang et al., 2014). Outro exemplo 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; Albert et al., 2015). Esse receptor confere resistência contra patógenos que secretam NLPs, como o oomiceto Phytophthora infestans e o fungo Sclerotinia sclerotiorum. Moniliophthora perniciosa produz proteínas da família das NLPs (García et al., 2007; Zaparoli et al., 2011). No período anterior (2017-2019), foi avaliada a capacidade de embriogênese somática do cacaueiro, e foram obtidas plantas regeneradas de cacaueiro. As tentativas de transformação usando as construções disponíveis com genes repórteres GFP e uidA (GUS), ou com uma construção superexpressando o gene endógeno do cacaueiro TcBax-Inhibitor-1 (Scotton et al., 2017) ainda não resultaram na regeneração de embriões somáticos e deve prosseguir. Houve dificuldades na clonagem dos genes de receptores de MAMP/DAMPs a partir de plantas de arabidopsis, mas foi obtida recentemente junto ao grupo de Albert et al. (2015), uma construção contendo o gene RLP23 no vetor pB7FWG2.0, que está sendo usada nesse momento em tomateiro MT e em cacaueiro. Essa construção utiliza o gene bialaphos acetyltransferase (bar), que confere resistência ao glufosinato de amônio, como marcador de seleção de plantas transformadas, e, portanto, ainda é necessária a otimização da dose letal de seleção tanto para tomateiro MT como cacaueiro para permitir a regeneração mais eficiente de plântulas. Em relação aos genes CERK1 e RLP42 (Miya et al., 2007; Zhang et al., 2014), devido à dificuldade de clonagem a partir de cDNA de arabidopsis, optou-se por empregar construções sintéticas desses genes para acelerar a clonagem. (AU)