Quantitative expression of Phytophthora parasitica and citrus genes during interaction

Submitted by Rosana Amâncio (rosana.amancio@ufcg.edu.br) on 2018-07-11T20:50:26Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Thamara - Capa Dura.pdf: 2260125 bytes, checksum: 530ae87f1e4a9200aafe1cb3102cff39 (MD5)Made available in DSpace on 2018-07-11T20:50:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Thamara - Capa Dura.pdf: 2260125 bytes, checksum: 530ae87f1e4a9200aafe1cb3102cff39 (MD5) Previous issue date: 2016-08-19CNPqA gomose, provocada principalmente pelo oomiceto Phytophthora parasitica, é uma das mais graves doenças que acometem culturas de citros no âmbito mundial. Durante a interação, plantas induzem cascatas de sinalização a fim de induzir respostas de defesa. Contudo, P. parasitica secreta proteínas efetoras capazes de modular estas respostas por parte do hospedeiro, a fim de promover a infecção. No gênero Citrus, espécies comercialmente importantes são suscetíveis a infecção por este patógeno e a resistência a gomose é encontrada na espécie de citros Poncirus trifoliata. Considerando a escassez de informações acerca do patossistema citros-P. parasitica, o presente trabalho objetivou analisar, por meio de RT-qPCR, a expressão quantitativa de genes efetores apoplásticos e citoplasmáticos de P. parasitica e da cascata de defesa em citros, durante interações com espécies suscetíveis e resistentes, Citrus sunki e P. trifoliata, respectivamente. Dos 17 genes efetores estudados, 10 apresentaram expressão quantitativa relativa diferencial ao nível de significância induzida em P. parasitica após inoculação em raízes de P. trifoliata, sendo 06 apoplásticos e 04 citosólicos. Os perfis de expressão dos 17 genes efetores de P. parasitica apresentaram dois picos máximos de expressão, indicativos da síntese de novo desses genes ao longo dos pontos temporais de interação, sendo o acúmulo dos transcritos mais precoce sobre P. trifoliata (as 6 h.a.i.) e mais tardio sobre C. sunki (as 96 h.a.i.). Os elevados níveis de expressão de genes efetores em P. parasitica induzidos por C. sunki as 96 h.a.i. devem corresponder a fase necrotrófica de vida do oomiceto, consequentemente devido ao sucesso na penetração das células vegetais suscetíveis e acúmulo de biomassa do patógeno. A presença de hifas intracelulares no córtex de raízes de C. sunki foi abundantemente visualizada em micrografias as 96 h.a.i., a qual deve ocorrer como consequência da suscetibilidade da planta ao patógeno. Seis grupos hierárquicos de genes co-regulados foram formados a partir dos perfis de expressão dos 17 genes efetores em P. parasitica, os quais são reagrupados de modo diferente de acordo com a interação com C. sunki ou com P. trifoliata, indicando que o patógeno foi capaz de reconhecer entre hospedeiros suscetível ou resistente e sintetizar seletivamente quais efetores e em que intensidade devem ser segregados. As raízes de C. sunki expressaram 10 componentes de cascatas de resistência mediada pelo SA em resposta não bem-sucedida a infecção por P. parasitica. A supressão por P. parasitica da expressão de 05 genes de cascatas de resistência mediada pelo SA foi observada em raízes de P. trifoliata e deve indicar tentativas do patógeno de burlar com a imunidade da planta. Entretanto, a resistência de P. trifoliata a P. parasitica não deve utilizar genes envolvidos na cascata de resistência mediada pelo SA, mas sim genes PR-5 e calose sintase, envolvendo barreiras bioquímicas e estruturais. Portanto, o presente trabalho fornece uma nova visão para o entendimento acerca do processo de modulação de efetores de P. parasitica em interações suscetíveis e resistentes e, a maneira como estes hospedeiros respondem mediante interaçãoThe gummosis, mainly caused by the oomycete Phytophthora parasitica, is one of the most serious diseases affecting citrus crops worldwide. During the interaction, plants induce signaling cascades in order to induce defense responses. However, P. parasitica secrets effector proteins capable of modulating these host responses in order to promote the infection. In Citrus genus, commercially important species are susceptible to infection by this pathogen and the gummosis resistance is achieved in Poncirus trifoliata citrus species. Considering the lack of information on citrus-P. parasitica pathosystem, this study aimed to analyze, through RT-qPCR, the quantitative expression of P. parasitica effector and citrus defense genes during citrus-P. parasitica susceptible and resistant interactions, with Citrus sunki and P. trifoliata, respectively. As results, P. parasitica was able to recognize among susceptible or resistant host and selectively synthesize which effectors and in that intensity should be expressed. Of the 17 studied effector genes, 10 showed quantitative relative differential expression at significance level induced in P. parasitica after inoculation in trifoliate orange roots, being 06 apoplastics and 04 cytosolics. The expression profiles for the 17 effector genes in P. parasitica had two maximum peaks of expression, that are indicative of de novo synthesis of these genes along the time points of interaction, showing transcript accumulation earlier on P. trifoliata (at 6 h.a.i.) and later on C. sunki (at 96 h.a.i.). High levels of the effector gene expression in P. parasitica induced by C. sunki at 96 h.a.i. must match the necrotrophic phase of life of this oomycete, consequently due to their successful penetration into the susceptible plant cells and pathogen biomass accumulation. The presence of intracellular hyphae in cortex of C. sunki roots was abundantly visualized in the micrographs at 96 h.a.i., which may occur as a result of the plant susceptibility to the pathogen. Six hierarchical groups of co-regulated genes were formed from the expression profiles of the 17 effector genes in P. parasitica, which are grouped differently according to interact with C. sunki or P. trifoliata, indicating that the pathogen was able to recognize between susceptible or resistant host and selectively synthesize which effectors and in that intensity should be segregated. The roots of C. sunki expressed 10 components of the cascade resistance mediated by SA in response not successful to P. parasitica infection. The suppression by P. parasitica of the expression of 05 genes of the cascade resistance mediated by SA was found in P. trifoliata roots, and must indicate pathogen attempts to circumvent with the immunity of the plant. However, P. trifoliata resistance to P. parasitica should not use genes involved in the resistance cascade mediated by SA, but instead PR-5 and callose synthase genes, involving biochemical and estructural barriers. In conclusion, this study provides a new insight into the understanding of the effectors of modulation process of P. parasitica in susceptible and resistant interactions and how these hosts respond through interaction