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Título: Sequenciamento do genoma e identificação de candidatos a efetores de Hemileia vastatrix
Autor(es): Porto, Brenda Neves
Lattes: http://lattes.cnpq.br/0285161334274624
Orientador: Resende, Mário Lúcio Vilela de
Membro da banca: Caixeta, Eveline Teixeira
Membro da banca: Dalio, Ronaldo José Durigan
Membro da banca: Souza, Jorge Teodoro de
Membro da banca: Paiva, Luciano Vilela
Assunto: Ferrugem do cafeeiro
Genoma
Genome
Expressão gênica
Gene expression
Hemileia vastatrix
Data de Defesa: 25-Fev-2016
Data de publicação: 5-Abr-2016
Agência de Fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Referência: PORTO, B. N. Sequenciamento do genoma e identificação de candidatos a efetores de Hemileia vastatrix. 2016. 119 p. Tese (Doutorado em Biotecnologia Vegetal)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2016.
Resumo: A ferrugem do cafeeiro, causada pelo fungo Hemileia vastatrix (Berkely & Broome), é responsável pela principal doença foliar que afeta a produção do café arábica (Coffea arabica L.). Quando não controlada, essa doença pode ocasionar perdas de até 50% da produção. O uso de cultivares de café resistentes à H. vastatrix, é a estratégia mais eficiente de controle dessa doença. Entretanto, a obtenção de genótipos resistentes tem sido um desafio devido ao alto potencial adaptativo do fungo e, consequentemente, o surgimento de novas raças fisiológicas do patógeno que suplantam as cultivares resistente. Durante a interação com o cafeeiro, o fungo secreta proteínas efetoras que modificam a estrutura e função da célula hospedeira, permitindo o estabelecimento da colonização parasitária. Estudos genômicos estão ajudando no entendimento dos mecanismos moleculares envolvidos no processo de interação entre plantapatógeno e no desenvolvimento de técnicas moleculares para a identificação de isolados individuais. Nosso objetivo foi sequenciar o genoma desse fungo e identificar genes que possam contribuir para a patogenicidade. Usando uma estratégia de montagem híbrida e duas plataformas de sequenciamento de nova geração, PacBio RS II e Illumina – HiSeq 2500, obteve-se um genoma parcial do isolado HV-02 (raça XXXIII) de Hv com tamanho de 576 Mb. Verificou-se que 96,37% dos genes conservados de eucariotos estavam presentes no genoma anotado de Hv, indicando um elevado nível de integridade durante o processo de montagem. Sendo que 13.034 codificam proteínas. A análise da semelhança entre as proteínas previstas no genoma e as sequências proteicas de Hv com outros fungos, mostrou que 74% apresentaram hit dentro da ordem Pucciniales, especialmente com Puccinia. graminis f. sp. tritici e Melampsora laricipopulina e 12% não apresentaram similaridade (no-hit) com qualquer proteína descrita nos bancos de dados analisados, sendo consideradas exclusivas de Hv. Com o proteoma deduzido foi predito o secretoma. Foram identificadas 615 proteínas contendo peptídeo sinal localizado na via de secreção e sem domínios transmembranares. A partir do secretoma obtido, 111 proteínas foram consideradas candidatas a efetores específicos de Hv. Foram selecionados 17 genes (EHv33) para serem validados por PCR em tempo real. As análises da expressão temporal desses genes (EHv33) mostraram que, a maior parte deles foram mais expressos, significativamente, depois da formação dos haustórios, na interação compatível, podendo ser considerados genes candidatos a efetores translocados via haustório.
Abstract: Coffee rust caused by the fungus Hemileia vastatrix (Berkely & Broome) is responsible for the main leaf disease that affects the production of Coffea arabica L. When chemical control is not used, this disease can cause losses of up to 50% of the production. The use of coffee cultivars resistant to H. vastatrix (Hv) is the most efficient strategy for controlling this disease. However, obtaining resistant genotypes has been a challenge due to the high adaptation potential of the fungus and, consequently, the emergence of new physiological strains of the pathogen, which overcome cultivar resistance. During the interaction with coffee, the fungus secret a lot of effector proteins that modify the structure and function of the host cell, allowing or not the establishment of infection, depending on the host genotype. Functional genomics studies are enlightening the molecular mechanisms involved in the plant-pathogen interaction and the development of molecular techniques for identification of individual isolates should be pursued. The objective of this work was to sequence the whole genome of this fungus and identify genes that may contribute for microbial pathogenicity or host resistance. Using a strategy of hybrid assembly and two new generation sequencing platforms, PacBio RS II and Illumina – HiSeq 2500, we obtained a partial genome of the isolate HV-02 (strain XXXIII of Hv) with the size of 576 Mb. We verified that 96.37% of the conserved eukaryotes genes were present in the annotated Hv genome, indicating an elevated level of integrity during the assembly process, being coded 13,034 proteins. The similarity analysis of the proteins predicted in the genome and the protein sequences between Hv and other fungi showed that 74% hit within the Pucciniales order, especially with Puccinia graminis f. sp. tritici and Melampsora larici-populina, and 12% presented no similarity with any protein described in the analyzed databanks, being considered exclusive to Hv. With the deduced proteome, we predicted the functional secretome. We identified 615 signal peptide containing proteins located in the secretion pathway and with no transmembrane domains. Within the obtained secretome, 111 proteins were considered candidates for specific Hv effectors. We selected 17 putative genes (EHv33) to be validated by real-time PCR. The analyses of temporal expression of these genes (EHv33) showed that most of them were significantly up regulated after the formation of haustoria, in the compatible interaction, and can be considered candidate genes for effectors translocated via haustoria.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/11006
Publicador: Universidade Federal de Lavras
Idioma: por
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