Moniliophthora perniciosa, the causal agent of witches' broom disease of cacao, interferes with cytokinin metabolism during infection of Micro-Tom tomato and promotes symptom development

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Costa, Juliana L. ^[1] ; Paschoal, Daniele ^{[1, 2]} ; da Silva, Eder M. ^[1] ; Silva, Jamille S. ^{[1, 2]} ; do Carmo, Rafael M. ^[1] ; Carrera, Esther ^[3] ; Lopez-Diaz, Isabel ^[3] ; Rossi, Monica L. ^[1] ; Freschi, Luciano ^[4] ; Mieczkowski, Piotr ^[5] ; Peres, Lazaro E. P. ^[2] ; Teixeira, Paulo J. P. L. ^{[5, 2]} ; Figueira, Antonio ^[1]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Sao Paulo, Ctr Energia Nucl Agr, Ave Centenario 303, BR-13400970 Piracicaba, SP - Brazil

^[2] Univ Sao Paulo, Escola Super Agr Luiz de Queiroz, Ave Padua Dias 9, BR-13418900 Piracicaba, SP - Brazil

^[3] Univ Politecn Valencia UPV, CSIC, Inst Biol Mol & Celular Plantas, Ingeniero Fausto Elio S-N, Valencia 46022 - Spain

^[4] Univ Sao Paulo, Inst Biociencias, R Matao 321, BR-05508090 Sao Paulo, SP - Brazil

^[5] Univ N Carolina, Chapel Hill, NC 27599 - USA

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: NEW PHYTOLOGIST; v. 231, n. 1, p. 365-381, JUL 2021.
• Citações Web of Science: 1

Resumo

Moniliophthora perniciosa causes witches' broom disease of cacao and inflicts symptoms suggestive of hormonal imbalance. We investigated whether infection of the tomato (Solanum lycopersicum) model system Micro-Tom (MT) by the Solanaceae (S)-biotype of Moniliophthora perniciosa, which causes stem swelling and hypertrophic growth of axillary shoots, results from changes in host cytokinin metabolism. Inoculation of an MT-transgenic line that overexpresses the Arabidopsis CYTOKININ OXIDASE-2 gene (35S::AtCKX2) resulted in a reduction in disease incidence and stem diameter. RNA-sequencing analysis of infected MT and 35S::AtCKX2 revealed the activation of cytokinin-responsive marker genes when symptoms were conspicuous. The expression of an Moniliophthora perniciosa tRNA-ISOPENTENYL-TRANSFERASE suggests the production of isopentenyladenine (iP), detected in mycelia grown in vitro. Inoculated MT stems showed higher levels of dihydrozeatin and trans-zeatin but not iP. The application of benzyladenine induced symptoms similar to infection, whereas applying the cytokinin receptor inhibitors LGR-991 and PI55 decreased symptoms. Moniliophthora perniciosa produces iP that might contribute to cytokinin synthesis by the host, which results in vascular and cortex enlargement, axillary shoot outgrowth, reduction in root biomass and an increase in fruit locule number. This strategy may be associated with the manipulation of sink establishment to favour infection by the fungus. (AU)

• Processo FAPESP: 16/10524-5 - Caracterização do perfil transcricional na interação Moniliophthora perniciosa x Solanum lycopersicum
• Beneficiário: Juliana Leles Costa
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Processo FAPESP: 13/04309-6 - Análise funcional de genes de sinalização e defesa do cacaueiro na interação Moniliophthora perniciosa x Solanum lycopersicum
• Beneficiário: Juliana Leles Costa
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 19/12188-0 - Avaliação das vias orquestradas pelo miR156 na interação entre Moniliophthora perniciosa x Solanum lycopersicum: consequências para a patogênese e susceptibilidade
• Beneficiário: Rafael Monteiro Do Carmo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Processo FAPESP: 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
• Beneficiário: Antonio Vargas de Oliveira Figueira
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 15/00060-9 - Avaliação do papel de hormônios vegetais envolvidos na resposta diferencial de tomateiro cv. Micro-Tom a fungos do gênero Alternaria e Oidium por meio da alteração de transcritos
• Beneficiário: Jamille Santos da Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 17/17000-4 - Análise da interação Moniliophthora perniciosa x tomateiro 'Micro-Tom': resistência do tipo 'não hospedeiro', efeitos no desenvolvimento e papel dos fitohormônios na patogênese
• Beneficiário: Eder Marques da Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado