O fungo Sporisorium scitamineum é o agente causador de uma das doenças mais importantes da cultura da cana-de-açúcar, o carvão da cana, e vem sendo alvo de diversos estudos genéticos para a elucidação de seu mecanismo de patogenicidade e interação com o seu hospedeiro. Dentre esses estudos há os que visam acessar a variabilidade genética entre isolados desse fungo utilizando diversos marcadores moleculares, porém todos os experimentos indicaram baixa variabilidade, com exceção de isolados provenientes da Ásia. O primeiro estudo realizado com esse intuito em isolados brasileiros utilizou o tel-RFLP e AFLP, obtendo uma variabilidade de 34 e 3%, respectivamente. O AFLP é muito utilizado para a detecção de variação genética em indivíduos próximos, porém, nesse caso, apresentou baixa variação, o que nos levou a caracterizar, no presente trabalho, os poucos polimorfismos encontrados através dessa técnica. Os fragmentos polimórficos foram reamplificados, sequenciados e caracterizados quanto ao seu contexto genômico. Como essas sequências estão dispersas ao longo do genoma e geralmente estão em regiões intergênicas, foi feita a análise de expressão dos genes vizinhos a esses polimorfismos em três condições distintas. Desses genes, 70% apresentaram maior número de reads mapeadas in planta que em meio de cultura, indicando que são mais importantes durante a interação planta-patógeno. Dessa forma, mesmo havendo uma baixa variabilidade detectada por AFLP, essas diferenças podem ser importantes na regulação desses genes, podendo influenciar na agressividade do patógeno e na sua defesa. / The fungi Sporisorium scitamineum is the causal agent of one of the most important diseases in sugarcane, the sugarcane smut, and it has been the target of several genetic studies aiming the elucidation of pathogenicity and host interaction macanisms. Among these studies are those that aim to access the genetic variability among isolates of this fungus using various molecular markers techniques, however in all of them the experiments indicated low variability, with exception of the Asian isolates. The first work performed with Brazilian isolates was done using tel-RFLP and AFLP, and detected a variability of 34 and 3%, respectively. The AFLP is widely used to detect variability in close related individuals, but in this case, the method revealed low polimorphism. These results led us to characterize in the present work the few polymorphisms detected. The polymorphic fragments were isoladed, reamplified, sequenced and in silico characterized regarding the genomic context. Since these sequences are disperse along the genome and generally they are in intergenic regions, an expression analysis of the polymorfisms neighbor genes was made at three different conditions. Of these genes, 70% presented higher numbers of maped reads in planta than in culture media, which indicates that they are important during the plant-pathogen interaction. Thus, even with low variability detected via AFLP, these differences can be important in the gene regulation and may influence in the pathogen agressivity and in its defense.

O fungo Sporisorium scitamineum é o agente causador de uma das doenças mais importantes da cultura da cana-de-açúcar, o carvão da cana, e vem sendo alvo de diversos estudos genéticos para a elucidação de seu mecanismo de patogenicidade e interação com o seu hospedeiro. Dentre esses estudos há os que visam acessar a variabilidade genética entre isolados desse fungo utilizando diversos marcadores moleculares, porém todos os experimentos indicaram baixa variabilidade, com exceção de isolados provenientes da Ásia. O primeiro estudo realizado com esse intuito em isolados brasileiros utilizou o tel-RFLP e AFLP, obtendo uma variabilidade de 34 e 3%, respectivamente. O AFLP é muito utilizado para a detecção de variação genética em indivíduos próximos, porém, nesse caso, apresentou baixa variação, o que nos levou a caracterizar, no presente trabalho, os poucos polimorfismos encontrados através dessa técnica. Os fragmentos polimórficos foram reamplificados, sequenciados e caracterizados quanto ao seu contexto genômico. Como essas sequências estão dispersas ao longo do genoma e geralmente estão em regiões intergênicas, foi feita a análise de expressão dos genes vizinhos a esses polimorfismos em três condições distintas. Desses genes, 70% apresentaram maior número de reads mapeadas in planta que em meio de cultura, indicando que são mais importantes durante a interação planta-patógeno. Dessa forma, mesmo havendo uma baixa variabilidade detectada por AFLP, essas diferenças podem ser importantes na regulação desses genes, podendo influenciar na agressividade do patógeno e na sua defesa. / The fungi Sporisorium scitamineum is the causal agent of one of the most important diseases in sugarcane, the sugarcane smut, and it has been the target of several genetic studies aiming the elucidation of pathogenicity and host interaction macanisms. Among these studies are those that aim to access the genetic variability among isolates of this fungus using various molecular markers techniques, however in all of them the experiments indicated low variability, with exception of the Asian isolates. The first work performed with Brazilian isolates was done using tel-RFLP and AFLP, and detected a variability of 34 and 3%, respectively. The AFLP is widely used to detect variability in close related individuals, but in this case, the method revealed low polimorphism. These results led us to characterize in the present work the few polymorphisms detected. The polymorphic fragments were isoladed, reamplified, sequenced and in silico characterized regarding the genomic context. Since these sequences are disperse along the genome and generally they are in intergenic regions, an expression analysis of the polymorfisms neighbor genes was made at three different conditions. Of these genes, 70% presented higher numbers of maped reads in planta than in culture media, which indicates that they are important during the plant-pathogen interaction. Thus, even with low variability detected via AFLP, these differences can be important in the gene regulation and may influence in the pathogen agressivity and in its defense.

Sugarcane smut is a worldwide distributed disease important to agribusiness, since it can affect sugarcane yield drastically. The disease is caused by the Basidiomycete Sporisorium scitamineum, a biotrophic fungus that colonizes mainly sugarcane. Sugarcane-smut interaction has been extensively studied by this research group for the past few years in their various aspects, considering both the pathogen attack and plant defenses. This work aimed to functionally address fungal candidate effector proteins associated with this pathosystem. Effectors are essential to modulate host metabolism to allow pathogen colonization. The identification of such proteins may assist in recognition of resistance genes relevant to genetic breeding programs. Based on the complete genome sequence of S. scitamineum and the dual transcriptomic data candidate genes were selected in silico. Selection strategies were based on the predicted secretome and differential expression levels of the genes in planta. Candidate effectors were analyzed regarding their expression pattern, subcellular location and influence over basal plant defenses and plant immunity. The results showed that the S. scitamineum candidate effector genes are expressed under the influence of the host genotype. It was observed various expression patterns in the set of selected genes and differential subcellular localization patterns. These results will enable future researches considering virulence level of different isolates and also help decision making in plant breeding programs. / O carvão da cana-de-açúcar é uma doença cosmopolita de grande importância para o agronegócio, uma vez que pode afetar a produtividade da cultura. A doença é causada pelo basidiomiceto Sporisorium scitamineum, fungo biotrófico que coloniza exclusivamente a cana-de-açúcar. A interação cana-carvão vem sendo extensivamente estudada por este grupo de pesquisa nos últimos anos em seus vários aspectos, considerando as atividades de ataque e defesa do patógeno e da planta, respectivamente. Este trabalho teve como finalidade o estudo funcional de proteínas candidatas a efetores neste patossistema. Efetores são moléculas essenciais na manipulação do metabolismo e fisiologia do hospedeiro de forma a permitir sua colonização. A identificação de tais proteínas auxilia no reconhecimento de genes de resistência podendo gerar informações relevantes a programas de melhoramento genético na produção de variedades resistentes. A estratégia de seleção utilizada se baseia em características do secretoma predito e da expressão diferencial de genes do patógeno in planta. Os candidatos foram analisados quanto ao padrão de expressão gênica, à localização sub celular e sua influência sobre a defesa basal e imunidade em plantas. Os resultados demonstraram que a expressão dos genes que codificam para as proteínas efetoras de S. scitamineum e é influenciada pelo genótipo das plantas infectadas. Foram observadas variações no padrão de expressão entre o conjunto de efetores selecionados, bem como padrões diferenciais de localização sub celular e influência sobre a imunidade em plantas. Os resultados gerados por este trabalho servirão de subsídio para estudos futuros sobre os níveis de virulência dos diferentes isolados do patógeno bem como para auxiliar a tomada de decisão em programas de melhoramento genético de variedades resistentes ao carvão da cana.