Analysis of differentially expressed sequences from banana cultivar “Calcutta 4” (Musa AA) in response to mycosphaerella fijiensi morelet by microarrays

Los cultivos de banano y plátano son importantes para muchos países como producto de alimentación básica y para exportación. La enfermedad causada por el hongo Mycosphaerella fijiensis es uno de los problemas fitosanitarios que más perdidas ocasiona en cultivos de banano y plátano. Son muchas las alternativas que se han implementado para el control de la enfermedad, algunas con mejor resultado que otras. Sin embargo, actualmente se depende casi exclusivamente de productos químicos para su manejo. Comprender el proceso de interacción de Mycosphaerella fijiensis con las variedades susceptibles y resistentes de banano y plátano, es fundamental para lograr alternativas más eficientes y duraderas de manejo de la enfermedad en el tiempo. Durante este trabajo se analizaron los genes expresados diferencialmente de Musa acuminata Var. Calcutta 4 durante la interacción con Mycosphaerella fijiensis a 0, 24, 72, y 144 horas postinoculación mediante el uso de microarreglos de alta definición. Se determinaron un total de 3024 genes expresados diferencialmente después de la inoculación con M. fijiensis. Dichos genes fueron relacionados con el metabolismo primario, metabolismo secundario, señales hormonales en plantas, y proteínas relacionadas con los mecanismos de resistencia. Los resultados de estos genes expresados diferencialmente sugieren la activación de rutas del metabolismo primario y rutas de metabolismo secundario, tales como el de la fenilalanina, biosíntesis de alcaloides, fenilpropanoides, flavonoides, terpenos, esteroides, flavona y flavonol. A nivel hormonal los resultados sugieren la posibilidad de que la planta inactive la transducción de señales de las rutas de respuesta a auxina y giberelinas, y active la del ácido jasmónico. También se identificaron 36 genes que han sido reportados como relacionados con los mecanismos de resistencia basal (PTI, del inglés PAMP-Triggered Immunity) y resistencia mediada por genes R (ETI, del inglés Effector-Triggered Immunity). Los análisis de las secuencias y los niveles y perfiles de expresión permitieron identificar genes asociados a potenciales rutas metabólicas de respuestas de defensa de Calcutta 4 durante la interacción con M. fijiensis. / Abstract. Banana and plantain crops are important for many countries as both staple food and for export as a fresh fruit. The most devastating disease for these crops is named Black sigatoka and is caused by the fungus Mycosphaerella fijiensis. Many alternatives have been implemented to control the disease, however, current control measures relies almost exclusively on chemical sprays. To understand Mycosphaerella fijiensis interactions, with susceptible and resistant cultivars of banana and plantain, is very important for breeding plants for effective and durable disease. During this study, we investigated gene expression of Musa acuminata Var. Calcutta 4 genes during the infection by Mycosphaerella fijiensis, at 0, 24, 72 and 144 hours post-inoculation using high throughput microarrays. 3024 genes were identified as differentially expressed after inoculation with M. fijiensis. These genes were related to primary metabolism, secondary metabolism, hormone signaling in plants and proteins related to resistance mechanisms. Observed results suggestthe activation of primary metabolic and secondary metabolic pathways, such as those of phenylalanine, biosynthesis of alkaloids, phenylpropanoids, flavonoids, terpenes, steroids, flavone and flavonol. Gene expression levels of those coding for hormone-related proteins, suggest that the plant inactivates auxin and gibberellin reponse pathways and activates that of the jasmonic acid pathway. We also identified 36 genes that have been reported as related to basal resistance mechanisms (PAMP-Triggered Immunity) and R gene-mediated resistance (Effector-Triggered Immunity). Sequence analysis together with gene expressionanalyses and profiles allowed the identification of genes potentially associated with defense responses from Calcutta 4 during the interaction with M. fijiensisMaestrí