A cultura do eucalipto apresenta grande importância no setor florestal no mundo. No Brasil, 70% da área florestal plantada é destinada ao eucalipto. Entretanto, a ferrugem das mirtáceas, também conhecida como ferrugem do eucalipto, causada pelo fungo Puccinia psidii Winter, afeta o enorme potencial produtivo das plantações de eucalipto. A biologia, mecanismos de patogenicidade e genética desse patógeno são pouco conhecidos, apesar de sua importância para o setor florestal. Os elementos transponíveis (TEs) são sequências de DNA com a capacidade de migrar e influenciar a organização, integridade e evolução do genoma hospedeiro. O presente trabalho teve como principal objetivo estudar os TEs presentes no genoma de P. psidii, combinando ferramentas in silico e moleculares. A classificação dos elementos transponíveis no genoma de P. psidii MF-1 foi realizada utilizando contigs previamente minerados e remontados, bem como sem seleção prévia dos contigs, por meio do programa RepeatMasker. Ambas estratégias apontaram o predomínio de elementos da Classe I - LTR Retrotransposons no genoma de P. psidii MF-1. O resultado condiz com a composição de TEs em fungos fitopatogênicos descrita na literatura. Algumas análises in silico, como verificação de integridade e anotação manual de sequências proteicas foram também realizadas para alguns contigs classificados como TEs. Assim, foi possível observar a presença de sequências conservadas pertencentes à região pol em LTR Retrotransposons. Além disso, as análises permitiram inferir sobre a existência de TEs híbridos no genoma parcialmente sequenciado de P. psidii MF-1. Paralelamente foi também realizada uma análise comparativa entre os TEs presentes nos genomas de P. graminis, P. striiformis, P. triticina e P. psidii. Observou-se que P. graminis, P. striiformis e P. triticina apresentam maior frequência de elementos da Classe II, do tipo DNA Transposons ao contrário de P. psidii, com maior frequência de elementos da Classe I. Interessantemente, a quantidade de elementos desconhecidos foi similarmente alta para todos os quatro genomas avaliados. Este tipo de análise é muito importante, pois evidencia a grande quantidade de famílias de TEs novas a serem descobertas. Elas podem estar potencialmente relacionadas ao silenciamento de genes importantes à virulência destes patógenos. A utilização de TEs no estudo de diversidade genética entre populações é bastante comum. A técnica molecular IRAP foi utilizada para acessar a diversidade entre populações de P. psidii originárias de três híbridos de Eucalyptus spp., goiabeira, jambeiro e jabuticabeira. No entanto, esta técnica não se mostrou eficiente para detectar polimorfismos existentes entre estas populações. A anotação de TEs foi difícil devido à observação de sequências de elementos sobrepostas, o que podem representar híbridos de TEs, entretanto, visando a confirmação desta hipótese por meio da PCR, alguns contigs serão sequenciados e mais estudos devem ser realizados para a continuação desta confirmação. Os resultados apresentados neste trabalho são inéditos e representam uma etapa crucial no entendimento de TEs em fungos do gênero Puccinia, em especial do patógeno P. psidii para o desenvolvimento de melhores mecanismos de controle de ferrugem. / The culture of eucalyptus has great importance worldwide in forestry sector. In Brazil, 70% of cultivated forest area is intended for Eucalyptus. However, the eucalyptus potential productive has been affected by rust disease, caused by the fungus Puccinia psidii Winter. Despite its importance to brazilian and world forest sector, the knowledge of biology, genetic and pathogenic mechanisms of this pathogen is scarce. Transposable elements (TEs) are mobile DNA fragments that influence the organization and development of the host genome. These elements have the ability to move within host genome, and their insertion can cause a wide spectrum of mutations in their hosts. This study aims to decipher the TEs in P. psidii genome by combining in silico and molecular tools. P. psidii MF-1 TEs classification was performed automatically, through RepeatMasker software, being observed a predominance of Class I - LTR Retrotransposons in P. psidii MF-1 genome. This result is consistent with the TEs composition described in phytopathogenic fungi. Some in silico analysis, as integrity and manual annotation of conserved protein sequences from TEs were carried out with P. psidii MF-1 contigs classified as transposable elements. The presence of conserved sequences belonging to pol region in LTR Retrotransposons was observed. Furthermore, these analysis allowed the inference of hybrid TEs in P. psidii MF-1. At the same time, a comparative analysis of TEs present in other Puccinia genomes and P. psidii MF-1 was also performed. The P. graminis, P. striiformis and P. triticina genomes have higher frequency of Class II - DNA Transposons unlike the results found for P. psidii. Interestingly, the number of unknown elements was similarly high for all genomes. This type of analysis is very importante because it shows a great number of potential new TEs families to be discovered. They may be potentially related to the virulence gene silencing of these pathogens. Using TEs for study the fungal genetic diversity is quite common. The IRAP technique was used to access the diversity among P. psidii populations originated from three Eucalyptus spp. hybrids, guava, syzigium and jabuticaba. However, this technique was not efficient to detect existing polymorphisms between these populations. TEs annotation was labored due to the existence of overlapping elements, which may represent hybrids TEs. PCR tool was used to confirm some sequences annotated as hybrids and more studies are needed to confirm this hyphotesis. The results presented in this study are novel and is a crucial step in understanding the genetic of P. psidii pathogen for further improvements of rust control mechanisms.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-13112015-173221 |
| Date | 06 October 2015 |
| Creators | Sarina Tsui |
| Contributors | Maria Carolina Quecine Verdi, Welington Luiz de Araujo, Luis Eduardo Aranha Camargo |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Agronomia (Genética e Melhoramento de Plantas), USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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