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Previous issue date: 2015-05-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Plants are frequently attacked by herbivores and pathogens. Plant defense response against pathogens aims to block their proliferation and colonization, and also impart long-term resistence. Rubber tree (Hevea spp), which is an outstanding latex productor, is strongly affected by the fungus Pseudocercospora ulei, that causes South American Leaf Blight (SALB), a disease that affects young leaves and is the main threat to rubber tree plantations. Some rubber tree genotypes are resistant while others are susceptible to SALB. So, the main goals of this work were increase our knowledge about Hevea response to fungal attack and find genes potencially involved with resistance. These were achieved by analysis of leaf transcriptome and interactome of different Hevea genotypes. NGS Sequencing and leaf transcriptome assembly of three resistant genotypes (F4542 - H.benthamiana, PA31 - H.pauciflora, MDF180 - H.brasiliensis) and one susceptible (PB314 -H.brasiliensis) at inoculated and non-inoculated conditions generated 50.239 contigs. Approximately 75% (33.988) of rubber tree contigs had some functional annotation. Similarity percentual found among the inoculated transcriptomes of the four genotypes (37% of contigs) suggests that rubber tree resistance to SALB is caused mainly by regulation of gene expression. Analysis of transcripts levels in inoculated and non-inoculated conditions of resistant genotypes indicates changes induced by fungal pathogen in expression profile of F4542 and PA31 are smaller than MDF180, a result compatible with observed lesions. Differencial expression analysis showed 1.795 differentially expressed contigs. Despite only 22% (10.138) of Hevea contigs had orthologs with Arabidopsis thaliana sequences, the first Hevea interactome was constructed based on interologs. Rubber tree protein-protein network, formed by 5.382 proteins and 72.702 interactions, shows features commonly observed in other biological networks like power law degree distribution and small-world-ness, also presenting some particularities. Modularity was also observed in Hevea interactome and funcional modules identified were involved with different biological process like metabolism, transcription and translation, signal transduction, response to hormone and stress. Multiple-criteria selection based in protein function, presence in resistant genotypes, expression profile and topological features resulted in 30 sequences potencially involved to defense response and resistance of Hevea spp to pathogenic fungus P.ulei. These sequences are target to experimental validation and to create resistant rubber tree cultivars. / Plantas são alvos frequentes de herbívoros e patógenos. As diferentes estratégias vegetais de defesa contra patógenos visam impedir sua proliferação e a colonização, além de conferir resistência de longa duração. A seringueira (Hevea spp), que se destaca por sua produção de borracha natural, é bastante afetada pelo fungo Pseudocercospora ulei, causador do Mal-das-folhas, uma doença que atinge folhas jovens e representa a principal ameaça a plantações de seringueira. Existem alguns genótipos de seringueira resistentes e outros suscetíveis ao Mal-das-folhas. Assim, os objetivos principais deste trabalho são ampliar o conhecimento sobre a resposta da seringueira ao ataque do fungo causador do Mal-das-folhas e buscar genes potencialmente envolvidos com sua resistência através da análise do transcriptoma e do interatoma de folhas de diferentes genótipos de Hevea spp. O sequenciamento NGS e montagem do transcriptoma da folha de três genótipos resistentes (F4542 - H.benthamiana, PA31 - H.pauciflora, MDF180 - H.brasiliensis) e um suscetível (PB314 - H.brasiliensis), nas condições inoculado e não-inoculado com Pseudocercospora ulei, geraram um total de 50.239 contigs. Cerca de 75% (33.988) dos contigs de seringueira tiveram alguma anotação funcional. O percentual de similaridade encontrado na composição do transcriptoma inoculado dos quatro genótipos (37% dos contigs) sugere que a resistência da seringueira ao Mal-das-Folhas é causada principalmente pela regulação dos níveis de expressão gênica. A análise dos níveis dos transcritos nas condições inoculada e não-inoculada dos genótipos resistentes indicam também que as mudanças induzidas pelo patógeno no perfil de expressão do transcriptoma de F4542 e PA31 são menos pronunciadas do que em MDF180, um resultado compatível com as lesões observadas. A análise de expressão diferencial revelou um total de 1.795 contigs diferencialmente expressos nos genótipos estudados. Apesar de apenas 22% (10.138) dos contigs de seringueira terem ortólogo com sequências de Arabidopsis thaliana, foi construído o primeiro interatoma de seringueira a partir dos interólogos desta espécie modelo. A rede proteína-proteína de seringueira, formada por 5.382 proteínas e 72.702 interações entre elas, apresenta características comumente encontradas em outras redes biológicas como a distribuição de conectividade segundo lei de potência e rede do tipo ``mundo pequeno'', apresentando também algumas particularidades. Foi observada a modularidade no interatoma de Hevea, com a detecção de módulos funcionais envolvidos em diferentes processos biológicos como metabolismo, transcrição e tradução, transdução de sinais, respostas a hormônios e estresse. A associação de critérios como a função da proteína, sua presença nos genótipos resistentes, seu perfil de expressão e posicionamento nas redes de seringueira permitiu a seleção de 30 sequências potencialmente envolvidas com a resposta de defesa e resistência da seringueira ao patógeno P.ulei, que constituem alvos de comprovação experimental e melhoramento para criar cultivares resistentes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede-server.lncc.br:tede/215 |
| Date | 18 May 2015 |
| Creators | Guedes, Fernanda Alves de Freitas |
| Contributors | Nicolas, Marisa Fabiana, Garcia, Dominique, Bonatto, Diego, Novaes, Evandro, Santos, Marcelo Trindade dos, Ferreira, Márcio Alves |
| Publisher | Laboratório Nacional de Computação Científica, Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional, LNCC, Brasil, Serviço de Análise e Apoio a Formação de Recursos Humanos |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC, instname:Laboratório Nacional de Computação Científica, instacron:LNCC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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