Análise de genes PGs e PGIPs associados às interações planta-patógeno

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Resumo

As poligalacturonases (PGs) são enzimas secretadas por fungos fitopatogênicos que degradam a parede celular vegetal, facilitando a colonização dos tecidos e a progressão da infecção. Como resposta, as plantas produzem proteínas inibidoras de poligalacturonases (PGIPs), que inibem a ação das PGs, dificultando a invasão e aumentando a resistência contra patógenos. Com o intuito de compreender melhor o complexo de interação entre PGIPs e PGs, assim como os mecanismos de defesa vegetal, o presente trabalho foi realizado em três etapas. Inicialmente, foram caracterizadas 39 PGIPs de 30 espécies vegetais quanto à filogenia, propriedades proteicas, localização subcelular, domínios e motivos conservados, estrutura gênica e cis-elementos. Os resultados evidenciaram a distribuição das PGIPs de acordo com a taxonomia das espécies, sua predominância no ambiente extracelular, a presença de três domínios conservados, a ausência ou presença de poucos íntrons e a abundância dos cis-elementos TATA-box e CAAT-box. Essas informações contribuem para o entendimento do papel das PGIPs na defesa vegetal. A segunda etapa consistiu na avaliação da eficácia dos genes PvuPGIP1 e PvuPGIP2, do feijão, na inibição de Sclerotinia sclerotiorum em tabaco, por meio da transformação genética transiente mediada por Agrobacterium. Os resultados demonstraram um efeito de defesa significativo desses genes nos três primeiros dias após a inoculação, reforçando o potencial das PGIPs no controle de fitopatógenos. Por fim, foram caracterizadas 115 PGs fúngicas da família GH28. As proteínas foram classificadas em cinco grupos filogenéticos, e suas propriedades proteicas, localização subcelular e motivos conservados foram analisados. Os resultados evidenciaram a presença de quatro principais motivos conservados e contribuíram para o entendimento da interação entre PGs e PGIPs, fornecendo subsídios para futuras pesquisas relacionadas ao controle de doenças em plantas.

Abstract

Polygalacturonases (PGs) are enzymes secreted by phytopathogenic fungi that degrade the plant cell wall, facilitating tissue colonization and the progression of infection. In response, plants produce polygalacturonase-inhibiting proteins (PGIPs), which inhibit PG activity, hindering invasion and increasing resistance against pathogens. In order to gain a deeper understanding of the complex interaction between PGIPs and PGs, as well as plant defense mechanisms, the present study was conducted in three stages. Initially, 39 PGIPs from 30 plant species were characterized with respect to phylogeny, protein properties, subcellular localization, conserved domains and motifs, gene structure, and cis-elements. The results revealed the distribution of PGIPs according to species taxonomy, their predominance in the extracellular environment, the presence of three conserved domains, the absence or presence of few introns, and the abundance of the TATA-box and CAAT-box cis-elements. These findings contribute to understanding the role of PGIPs in plant defense. The second stage involved evaluating the effectiveness of the bean genes PvuPGIP1 and PvuPGIP2 in inhibiting Sclerotinia sclerotiorum in tobacco through Agrobacterium-mediated transient genetic transformation. The results demonstrated a significant defensive effect of these genes during the first three days after inoculation, reinforcing the potential of PGIPs in controlling phytopathogens. Finally, 115 fungal PGs from the GH28 family were characterized. The proteins were classified into five phylogenetic groups, and their protein properties, subcellular localization, and conserved motifs were analyzed. The results revealed the presence of four main conserved motifs and contributed to understanding the interaction between PGs and PGIPs, providing a foundation for future research related to plant disease control.

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CARLI, Maria Clara. Análise de genes PGs e PGIPs associados às interações planta-patógeno. 2025. 100 f. Tese (Doutorado em Genética e Melhoramento de Plantas) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.

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