Análise da interação entre guaranazeiro (Paullinia cupana var. sorbilis) e Fusarium decemcellulare agente causal do superbrotamento: uma visão morfoanatômica, transcriptômica e proteômica

Queiroz, Claudia Afras de; http://lattes.cnpq.br/3533807203375614; https://orcid.org/ 0000-0001-5105-5843

Tese

Análise da interação entre guaranazeiro (Paullinia cupana var. sorbilis) e Fusarium decemcellulare agente causal do superbrotamento: uma visão morfoanatômica, transcriptômica e proteômica

O superbrotamento é uma doença causada pelo fungo Fusarium decemcellulare que atinge o guaranazeiro (Paullinia Cupana var. sorbilis), uma espécie nativa da Amazônia, utilizada amplamente pelas indústrias de bebidas, cosmético e farmacêutica. Entre as doenças que apresentam impacto econômico em guara...

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Autor principal:	Queiroz, Claudia Afras de
Outros Autores:	http://lattes.cnpq.br/3533807203375614, https://orcid.org/ 0000-0001-5105-5843
Grau:	Tese
Idioma:	por
Publicado em:	Universidade Federal do Amazonas 2022
Assuntos:	Genética molecular Fisiologia vegetal CIENCIAS BIOLOGICAS: GENETICA: GENETICA MOLECULAR E DE MICROORGANISMOS CIENCIAS BIOLOGICAS: BOTANICA: FISIOLOGIA VEGETAL Proteômica Expressão gênica Superbrotamento Biossíntese de AIA
Acesso em linha:	https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/8841

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Entre as doenças que apresentam impacto econômico em guaranazeiro está o superbrotamento que afeta o crescimento e desenvolvimento da planta. Dependendo do tecido afetado, os principais sintomas: são galhas no caule, superbrotamento das gemas vegetativas e superbrotamento das inflorescências. Estes sintomas comprometem a produtividade podendo causar perdas de até 100%. Com o objetivo de identificar e caracterizar as alterações anatômicas, histológicas e moleculares, análises comparativas em tecidos sintomáticos e assintomáticos foram realizadas com base em diferentes abordagens como: microscopia de luz e eletrônica, genômica, transcriptômica e proteômica. As análises morfoanatômicas revelam que os diferentes sintomas apresentam uma redução acentuada no eixo longitudinal e a formação de “cápsulas”, com paredes externas espessas e duras. Quando a infecção afeta as inflorescências também são observados má formação nos órgãos florais com múltiplas flores dentro de uma única flor, baixa diferenciação dos primórdios vegetativos nas gemas vegetativas e surgimento de múltiplos órgãos malformados e um meristema axilar encapsulado por brácteas muito espessadas. Já o agregado de múltiplas cápsulas em um mesmo ponto de ramificação produz o sintoma denominado de galha. Os aspectos morfológicos observados nos sintomas sugerem um possível desequilíbrio hormonal, o que foi corroborado com a análise genômica do patógeno para vias de produção de auxina (AIA) em F. decemcellulare e sua posterior confirmação por análises metabolômicas. Os dados comparativos da análise transcriptômica dos três diferentes sintomas da doença são apresentados no capítulo I desta tese. Esses resultados forneceram os primeiros indícios dos mecanismos moleculares de ação do patógeno e as consequências do desequilíbrio hormonal no guaranazeiro. Para melhor compreensão dos mecanismos que desencadeiam a doença em guaranazeiro foi realizada uma análise proteômica comparativa entre tecido doente e sadio. Um total de 3404 proteínas de guaranazeiro foram identificadas, sendo 253 diferencialmente expressas entre as condições. Estes resultados confirmam as observações transcriptômicas e reforçam o papel do desequilíbrio causado pela auxina no superbrotamento. Todas as proteínas do mecanismo SCF (Skp1–Cullin–F-box) de resposta a auxina foram identificadas e a abundância diferencial de alguns componentes do SCF e de proteínas relacionadas a conjugação de AIA no tecido doente reforçam o papel do desequilíbrio no tecido infectado. A análise das proteínas diferencialmente abundantes também sugere a perda da capacidade de regulação da auxina nos tecidos infectados, bem como o aumento da expressão de proteínas relacionadas à biossíntese do ácido gama-aminobutírico (GABA). E em outras espécies de plantas o acúmulo de GABA desencadeia a formação de sintomas semelhantes ao superbrotamento. A análise de proteínas de F. decemcellulare expressas durantes a interação patógeno-hospedeiro identificou 31 proteínas, entre elas 5 (cinco) correspondem a proteínas efetoras, e uma a espermidina sintase que é uma enzima-chave na biossíntese de poliamina, uma molécula relacionada à síntese de GABA. Oversprouting is a disease caused by the fungus Fusarium decemcellulare that affects the guaraná tree (Paullinia Cupana var. sorbilis), a native Amazonian species, widely used by the soft drinks, cosmetics and pharmaceutical industries. Among the diseases that have an economic impact on guarana is oversprouting that affects plant growth and development, which is characterized by three different symptoms depending on the affected tissue: 1- stem galls, 2- oversprouting of vegetative buds and 3- oversprouting of inflorescences, these symptoms compromise productivity and can cause losses of up to 100%. In order to identify and characterize anatomical, histological and molecular alterations, comparative analyzes in symptomatic and asymptomatic tissues were carried out based on different approaches such as: light and electron microscopy, genomic, transcriptomic and proteomics. The morphoanatomical analyzes reveal that the different symptoms present a marked reduction in the longitudinal axis and the formation of “capsules”, with thick and hard outer walls. When the infection affects the inflorescences, extremely malformed floral organs with multiple flowers within a single flower are also observed, and in the vegetative buds the vegetative primordia are poorly differentiated, with the formation of multiple malformed organs and an axillary meristem encapsulated by very thickened bracts. On the other hand, the aggregation of multiple capsules in the same branching point produces the symptom called gall. The morphological aspects observed in the symptoms suggest a possible hormonal imbalance, which was corroborated by the identification in the complete genome of the pathogen of genes for auxin production pathways (AIA) in F. decemcellulare and subsequent metabolomic analysis that confirmed the production. These first indications, together with the data of differentially expressed genes in the transcriptome comparing symptomatic and asymptomatic tissues of the three different symptoms of the disease, provided the first indications of the molecular mechanisms of action of the pathogen and the consequences of hormonal imbalance are presented in chapter I of this thesis. For a better understanding of the mechanisms that trigger the disease in guarana, the interaction proteome was also obtained, where 3404 guarana proteins were identified, of which 253 were differentially abundant between diseased and healthy tissue. These results confirm the transcriptomic observations and reinforce the role of the imbalance caused by auxin in oversprouting. All proteins of the SCF mechanism (Skp1–Cullin–F-box) of auxin response were identified and the differential abundance of some SCF components and proteins related to AIA conjugation in diseased tissue reinforce the role of imbalance in infected tissue. Difference in the abundance of proteins such as IAR3, IAGLU and AGO10 that allow greater ability in irreversible conjugation (AIA-Asp and AIA-Glu) and Argo10 related to "downstream" modulation of the auxin response with consequent restoration of hormonal balance are more effective in genotypes with higher level of resistance. CNPQ - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Não Não 2022-04-29T19:45:06Z 2021-08-09 Tese QUEIROZ, Claudia Afras de. Análise da interação entre guaranazeiro (Paullinia cupana var. sorbilis) e Fusarium decemcellulare agente causal do superbrotamento: uma visão morfoanatômica, transcriptômica e proteômica, 2022. 127 f. Tese ( Doutorado em Biotecnologia) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2021. https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/8841 por Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Amazonas Instituto de Ciências Biológicas Brasil UFAM Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia
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