A ferrugem alaranjada é uma doença foliar que afeta a cana-de-açúcar, tendo ganho destaque como uma das principais doenças da cultura. Causada pelo fitopatógeno biotrófico Puccinia kuehnii, foi relatada em diversos países da América do Sul, incluindo o Brasil. Entender o comportamento desta doença é importante na compreensão de seus mecanismos de infecção. Para isso, o propósito deste trabalho é avaliar o transcriptoma, por sequenciamento de RNA, da resposta da cana-de-açúcar à infecção por P. kuehnii durante o estabelecimento da doença. O material biológico utilizado correspondeu a folhas de cana-de-açúcar do cultivar suscetível SP89-1115, amostrados no momento da inoculação dos esporos (0 h), 12 horas após a inoculação (hai), 24 hai, 48 hai, 5 dias e 12 dias após a inoculação da ferrugem alaranjada. Após o pré-processamento das leituras, foi realizado o mapeamento de aproximadamente 800 milhões de leituras, utilizando como referência um transcriptoma de cana-de-açúcar obtido a partir do sequenciamento de seis genótipos distintos. Posteriormente, foi realizada a análise de expressão diferencial: i) em um teste do tipo Análise de Variância, ii) entre a comparação de cada tempo após a infecção contra 0 h e iii) pela comparação de tempos adjacentes. Por essa última estratégia, a maioria dos transcritos diferencialmente expressos ocorreu em 12 hai, 48 hai e 12 dai. Através do enriquecimento funcional foram evidenciados processos relacionados principalmente à fotossíntese e oxirredução, importantes na manutenção do metabolismo e sinalização celular sob perturbação. Os perfis de expressão gênica temporal dos transcritos anotados de acordo com termos da base Gene Ontology, por sua vez, mostraram ondas invertidas de repressão e estímulo entre as comparações 12 hai vs 0 h e 48 hai vs 24 hai. Através da segunda análise de expressão diferencial houve indícios de que os níveis de expressão dos transcritos eram similares entre 0 h e 48 hai. Portanto, P. kuehnii pode ter agido no sentido de repressão das vias de resposta de defesa nas primeiras horas seguidas da inoculação, desfavorecendo mecanismos de acúmulo de fitormônios e deposição de lignina na parede celular. O cultivar de cana-de-açúcar pode ter sido prejudicado pela ausência de sistemas de reconhecimento e/ou no combate às proteínas efetoras do patógeno, de modo a ter sido modulado para o estabelecimento fúngico, havendo evidências do restabelecimento parcial da homeostase celular em 48 hai. / Orange rust is a foliar disease that affects sugarcane, gaining importance among the main diseases of this crop. Caused by the biotrophic phytopathogen Puccinia kuehnii, it has been reported in several countries in South America, including Brazil. Understanding the behavior of this disease is very important in comprehending its mechanisms of infection. The purpose of this work is to evaluate the transcriptome, by RNA sequencing, of the sugarcane response to infection by P. kuehnii during the establishment of the disease. The biological material used corresponds to sugarcane leaves from susceptible cultivar SP89-1115, sampled at the time of spore inoculation (0 h), 12 hours post inoculation (hpi), 24 hpi, 48 hpi, 5 days and 12 days post inoculation of orange rust. After pre-processing the reads, we mapped approximately 800 million reads to a reference sugarcane transcriptome obtained from sequencing six different genotypes. Subsequently, we performed differential expression analysis: i) in an Analysis of Variance type test; ii) comparing each time after inoculation against 0 h and iii) by comparing adjacent times. By the latter strategy, most of the differentially expressed transcripts occurred at 12 hpi, 48 hpi and 12 dpi. Through functional enrichment analysis, processes related mainly to photosynthesis and oxidation were evidenced, which are important in metabolic maintenance and cellular signaling under perturbation. The temporal gene expression profiles of Gene Ontology-annotated transcripts, in turn, showed reverse repression and stimulus waves between the comparisons 12 hpi vs 0 h and 48 hpi vs 24 hpi. Through the second differential expression analysis we found evidence that the expression levels of the transcripts were similar between 0 h and 48 hpi. Therefore, P. kuehnni may have acted in the sense of repressing defense response pathways in the first hours following inoculation, disfavoring mechanisms of phytohormones signaling and lignin deposition in the cell wall. This sugarcane cultivar may have been harmed by the absence of recognition systems and/or in the control of pathogen effector proteins in order to have been modulated for fungal establishment, with evidence of partial reestablishment of cellular homeostasis at 48 hpi.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-02052017-102628 |
| Date | 16 January 2017 |
| Creators | Correr, Fernando Henrique |
| Contributors | Margarido, Gabriel Rodrigues Alves |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Reter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais. |
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