Biochemical responses of bean-to-string [Vigna unguiculata L. (Walp.)] to salt stress and infection by severe mosaic of cowpea (CPSMV) revealed by quantitative proteomics dial free

As sessile organisms, plants are exposed to a plethora of environmental stresses to which they must respond to maintain efficient growth and survival. Therefore, in order to improve our understanding on the complex mechanisms involved in the cowpea response to salt stress and to a compatible interaction with the cowpea severe mosaic virus (CPSMV), we used a label-free quantitative proteomic approach to identify the salt and virus responsive proteins in the leaves of the Pitiuba (CE-31) cultivar. The proteins extracted from the leaves (control and treated) 2 and 6 days post-treatment only with salt (DPS), only infected with CPSMV (DPV) or both of them (DPSV) were analyzed using mass spectrometry. At 2 DPS, 350 proteins with at least two-fold differences in abundance, in comparison with controls, were differentially accumulated in the leaves of the salt-treated (80% up and 20% down-accumulated), 281 at 2DPV (25% up and 75% down-accumulated) and 321 at 2 DPSV (45% up and 55% down-accumulated) plants. At 6 DPS, 350 proteins were differentially accumulated in the leaves of the salt-treated (90% up and 10% down-accumulated), 225 at 6 DPV (80% up and 20% down-accumulated) and 315 at 6 DPSV (94% up and 6% down-accumulated) plants. The qualitative analysis showed biochemical differences when the cowpea plants were challenged concurrently with both stresses. To cope with salinity, cowpea increased the abundance of proteins directly involved with the salt tolerance mechanisms. The results indicated that the CPSMV induce the down-accumulating of several proteins to invade and spread in host at early infection period (2 DPV), but at 6 DPV plant can induce accumulation of diverse proteins related with defense, although these strategies can’t avoid the negatives effects of disease. When exposed simultaneously to salt/CPSMV stresses, a balance in protein accumulation involved in many biological process. This is the first work employing this approach in cowpea and providing evidences of the plant biochemical mechanisms involved in the responses of cowpea to these stresses.Como organismos sésseis, as plantas são expostas a uma variedade de estresses ambientais aos quais devem responder para sobreviverem e se desenvolverem. A fim de melhorar a nossa compreensão sobre os mecanismos complexos envolvidos na resposta do feijão-de-corda ao estresse salino e na interação compatível com o vírus do mosaico severo do caupi (CPSMV), foi utilizada uma abordagem proteômica quantitativa, livre de marcação, para identificar proteínas, responsivas a essess estresses em folhas de feijão-de-corda, cv. CE-31. As proteínas extraídas a partir de folhas primárias, 2 e 6 dias após o tratamento só com o sal (DPS), somente infectadas (DPV), ou sob ação combinada dos dois (DPSV) foram analisadas, usando espectrometria de massas e comparadas com grupo controle. No 2° DPS, foram identificadas 350 proteínas diferencialmente acumuladas (80% aumentaram em abundância e 20% diminuíram), no 2° DPV 281 (25% aumentaram em abundância e 75% diminuíram) e no 2° DPSV 321 (45% aumentaram em abundância e 55% diminuíram). Já no 6° DPS, foram identificadas 350 proteínas diferencialmente acumuladas (90% mostraram aumento em abundância e 10% diminuição), no 6° DPV 225 (80% aumentaram em abundância e 20% diminuíram) e no 6° DPSV 315 proteínas(94% aumentaram em abundância e 6% diminuíram). Para lidar com a salinidade, o cv. CE-31 aumentou a abundância de proteínas envolvidas diretamente com os mecanismos de tolerância ao sal. Em relação à infecção da planta pelo CPSMV, os resultados obtidos indicaram que o vírus induz redução na abundância de várias proteínas nos tempos iniciais de infecção, provavelmente favorecendo a invasão e propagação na planta, mas, no 6° DPSV, a planta recupera sua capacidade de acionar mecanismos de defesa, embora esses já não sejam mais efetivos para evitar o estabelecimento da doença viral. Durante exposição simultânea da planta ao sal e ao vírus, ocorreu um equilíbrio entre o aumento e diminuição em abundância de proteínas envolvidas em diversos processos metabólicos. Esse trabalho é pioneiro nessa abordagem em feijão-de-corda e fornece evidências dos mecanismos bioquímicos envolvidos nas resposta da planta a esses estresses