Transcriptoma in planta de Phakopsora pachyrhizi e caracterização funcional de genes envolvidos em mecanismos basais de sobrevivência e patogenicidade

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dc.contributor.advisorAbdelnoor, Ricardo Vilela [Orientador]pt_BR
dc.contributor.authorRincão, Michelle Pirespt_BR
dc.contributor.bancaCarvalho, Mayra da Cruz Costa Gallo dept_BR
dc.contributor.bancaAndrade, Eduardo Chumbinho dept_BR
dc.contributor.bancaGodoy, Cláudia Vieirapt_BR
dc.contributor.bancaVilas-Bôas, Laurival Antôniopt_BR
dc.contributor.coadvisorMarcelino-Guimarães, Francismar Corrêa [Coorientadora]pt_BR
dc.coverage.spatialLondrinapt_BR
dc.date.accessioned2024-05-01T11:55:15Z
dc.date.available2024-05-01T11:55:15Z
dc.date.created2017.00pt_BR
dc.date.defesa29.05.2017pt_BR
dc.description.abstractResumo: O Brasil é o segundo maior produtor mundial de soja (Glycine max (L) Merrill), produto responsável por metade da produção agrícola nacional Entretanto, a produção dessa importante oleaginosa é afetada, dentre outros fatores, pela ação do fungo Phakopsora pachyrhizi (Sydow & P Sydow), causador da doença conhecida como ferrugem-asiática da soja (FAS) Por ser um fungo biotrófico obrigatório, o estudo de P pachyrhizi é limitado ao seu contato com o hospedeiro durante o processo de infecção Neste sentido, este trabalho utilizou a técnica de microdissecção a laser da lesão foliar, associada ao sequenciamento de alto desempenho, para a obtenção de sequências de transcritos do patógeno durante a interação com genótipos resistente e suscetível de soja (PI561356 e BRS 231, respectivamente) Os resultados obtidos através do sequenciamento do transcriptoma do fungo compreendem a identificação de 3635 unisequências de P pachyrhizi, que forneceram uma visão geral dos mecanismos moleculares e rotas biológicas ativas no patógeno aos dez dias após a infecção em soja, como metabolismo energético e de ácidos nucleicos, síntese proteica, além de processos de transcrição, biossíntese e transporte Transcritos relacionados a processos de exocitose, sinalização de vias metabólicas, dentre outros, se apresentaram enriquecidos entre os genótipos resistente e suscetível utilizados neste trabalho em relação ao transcriptoma obtido de P pachyrhizi Adicionalmente, transcritos relacionados a processos de metilação, transporte de sulfato, e resposta a espécies reativas de oxigênio, entre outros, também foram enriquecidos entre diferentes estruturas e fases de infecção do fungo como esporos germinados, apressório, haustório e lesão foliar Análises OrthoMCL comparando as unisequências geradas a partir do genoma de outras 15 espécies de fungos e oomicetos, incluindo outras espécies de ferrugens, identificaram famílias multigênicas conservadas entre as espécies analisadas, bem como famílias comuns a fungos causadores de ferrugens, e famílias encontradas exclusivamente em P pachyrhizi, com destaque para famílias relacionadas a sinalização de vias metabólicas e transportadores de membrana A predição de elementos de transposição ativos entre os 3635 transcritos, identificou diferentes famílias de retrotransposons e de transposons de DNA, e análises de RT-qPCR confirmaram os níveis de expressão de genes específicos observados no sequenciamento de alto desempenho Adicionalmente, sete genes potencialmente envolvidos em processos de sobrevivência e patogenicidade de P pachyrhizi, selecionados a partir do transcriptoma do fungo e de análises in silico, foram caracterizados funcionalmente via silenciamento gênico por RNA interferente Mediante a utilização da tecnologia de silenciamento gênico induzido pelo hospedeiro (Host-Induced Gene Silencing - HIGS), construções utilizando plasmídeos baseados no genoma do vírus do mosqueado do feijoeiro (Bean pod mottle vírus - BPMV) foram obtidas para os sete genes do fungo previamente selecionados As construções HIGS-BPMV foram inseridas em plantas suscetíveis de soja, e posteriormente inoculadas com P pachyrhizi Os resultados obtidos revelaram redução significativa nos níveis de transcritos e na patogenicidade do fungo para três dos sete genes silenciados Os resultados obtidos neste trabalho contribuem com o aumento do conhecimento sobre o transcriptoma do fungo P pachyrhizi, demostram a existência de uma maquinaria de silenciamento ativa nesse patógeno, e, consequentemente, que o silenciamento gênico baseado na técnica de HIGS-BPMV constitui uma ferramenta viável na caracterização funcional de genes do fungo, sendo identificados pelo menos três genes que ocasionaram reduções significativas na patogenicidade quando silenciadospt_BR
dc.description.abstractother1Abstract: Brazil is the second largest producer of soybean (Glycine max (L) Merrill), product responsible for half of the national agricultural production However, the production of this important oilseed is affected, among other factors, by the fungus Phakopsora pachyrhizi (Sydow & P Sydow) that causes the disease known as Asian Soybean Rust (ASR) Because it is an obligatory biotrophic fungus, the study of P pachyrhizi is limited to its contact with the host during the infection process In this sense, this work utilized foliar lesion laser microdissection technique, associated with high performance sequencing, to obtain pathogen transcript sequences during interaction with resistant and susceptible soybean genotypes (PI561356 and BRS 231, respectively) The results obtained through the sequencing of the fungus transcriptome comprise the identification of 36,35 unisequences of P pachyrhizi The unisequences provided an overview of the molecular mechanisms and biological pathways active in the pathogen at ten days after soybean infection, such as energetic and nucleic acid metabolism, protein synthesis, as well as transcription, biosynthesis and transport processes Transcripts related to exocytosis processes, signaling of metabolic pathways, among others, were enriched among the resistant and susceptible genotypes used in this work in relation to the transcriptome obtained from P pachyrhizi Additionally, transcripts related to methylation processes, sulfate transport, and response to reactive oxygen species, among others, were also enriched among the different structures and phases of fungus infection, such as germinated spores, appressorium, haustorium and foliar lesion OrthoMCL analyzes comparing the unisequences generated from the genome of other 15 species of fungi and oomycetes, including other species of rust, identified multigenic families conserved among the analyzed species, as well as families common to rust fungi, and families found exclusively in P pachyrhizi, with emphasis on families related to signaling metabolic pathways and membrane transporters The prediction of active transposable elements among the 36,35 transcripts identified different families of retrotransposons and DNA transposons, and RT-qPCR analyzes confirmed the expression levels of specific genes observed in high performance sequencing In addition, seven genes potentially involved in P pachyrhizi survival and pathogenicity, selected from the fungus transcriptome and in silico analyzes, were functionally characterized by gene silencing by RNA interference Using Host-Induced Gene Silencing (HIGS) technology, constructs using plasmids based on the Bean pod mottle virus genome (BPMV) were obtained for the seven genes of the fungus previously selected The HIGS-BPMV constructs were inserted into soybean susceptible plants, which were later inoculated with P pachyrhizi The results showed a significant reduction in transcript levels and in the fungus pathogenicity for three of the seven silenced genes The results obtained in this work contribute to the increase of knowledge on the transcriptome of the P pachyrhizi fungus, demonstrate the existence of an active silencing machinery in this pathogen, and, consequently, that the gene silencing based on the HIGS-BPMV technique is a viable tool in the functional characterization of fungus genes, being identified at least three genes that caused significant reductions in pathogenicity when silencedpt_BR
dc.description.notesTese (Tese em Genética e Biologia Molecular) - Universidade Estadual de Londrina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecularpt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/9416
dc.languagepor
dc.relation.coursedegreeDoutoradopt_BR
dc.relation.coursenameGenética e Biologia Molecularpt_BR
dc.relation.departamentCentro de Ciências Biológicaspt_BR
dc.relation.institutionnameEMBRAPApt_BR
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-graduação em Genética e Biologia Molecularpt_BR
dc.subjectSojapt_BR
dc.subjectFerrugem asiáticapt_BR
dc.subjectPhakopsora pachyrhizi (Patógeno)pt_BR
dc.subjectPhakopsora pachyrhizipt_BR
dc.subjectTranscritomapt_BR
dc.subjectAsian soybean rustpt_BR
dc.subjectSoybeanpt_BR
dc.titleTranscriptoma in planta de Phakopsora pachyrhizi e caracterização funcional de genes envolvidos em mecanismos basais de sobrevivência e patogenicidadept_BR
dc.typeTesept_BR

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