The Genetic Complexity of Type-IV Trichome Development Reveals the Steps towards an Insect-Resistant Tomato

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Vendemiatti, Eloisa ; Therezan, Rodrigo ; Vicente, Mateus H. ; Pinto, Maisa de Siqueira ; Bergau, Nick ; Yang, Lina ; Bernardi, Walter Fernando ; de Alencar, Severino M. ; Zsogon, Agustin ; Tissier, Alain ; Benedito, Vagner A. ; Peres, Lazaro E. P.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: PLANTS-BASEL; v. 11, n. 10, p. 20-pg., 2022-05-01.

Resumo

The leaves of the wild tomato Solanum galapagense harbor type-IV glandular trichomes (GT) that produce high levels of acylsugars (AS), conferring insect resistance. Conversely, domesticated tomatoes (S. lycopersicum) lack type-IV trichomes on the leaves of mature plants, preventing high AS production, thus rendering the plants more vulnerable to insect predation. We hypothesized that cultivated tomatoes engineered to harbor type-IV trichomes on the leaves of adult plants could be insect-resistant. We introgressed the genetic determinants controlling type-IV trichome development from S. galapagense into cv. Micro-Tom (MT) and created a line named "Galapagos-enhanced trichomes" (MT-Get). Mapping-by-sequencing revealed that five chromosomal regions of S. galapagense were present in MT-Get. Further genetic mapping showed that S. galapagense alleles in chromosomes 1, 2, and 3 were sufficient for the presence of type-IV trichomes on adult organs but at lower densities. Metabolic and gene expression analyses demonstrated that type-IV trichome density was not accompanied by the AS production and exudation in MT-Get. Although the plants produce a significant amount of acylsugars, those are still not enough to make them resistant to whiteflies. We demonstrate that type-IV glandular trichome development is insufficient for high AS accumulation. The results from our study provided additional insights into the steps necessary for breeding an insect-resistant tomato. (AU)

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• Processo FAPESP: 16/22323-4 - Caracterização genética e molecular do desenvolvimento de tricomas glandulares tipos IV e VI em tomateiro (Solanum lycopersicum cv. Micro-Tom) e estudo da participação destas estruturas na resistência a artrópodes
• Beneficiário: Eloisa Vendemiatti
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 18/05003-1 - Design molecular em tomateiro: domesticação de novo através edição gênica para implementar tolerância a estresses
• Beneficiário: Lázaro Eustaquio Pereira Peres
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 16/05566-0 - Impacto da arquitetura vegetal do tomateiro (Solanum lycopersicum l.) sobre a produtividade, eficiência do uso da água e resistência aos estresses por seca e salinidade
• Beneficiário: Mateus Henrique Vicente
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 15/50220-2 - Enhancing salt tolerance in tomato crops for advancing sustainable agriculture and food production
• Beneficiário: Lázaro Eustaquio Pereira Peres
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático