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Título: Estudo da interação tospovírus – tomateiro : análise transcritômica, espectro da resistência no acesso ‘PI 203230’ e identificação de novas hospedeiras de Groundnut ringspot virus (GRSV)
Título(s) alternativo(s): Study on tospovirus – tomato interaction : transcriptomic analysis, resistance spectrum of the accession ‘PI 203230’ and identification of new hosts of Groundnut ringspot virus (GRSV)
Autor(es): Fontes, Maria Geane
Orientador(es): Boiteux, Leonardo Silva
Assunto: Expressão gênica
Tomate - resistência a doenças e pragas
Tospovírus
Tomateiro
Data de publicação: 27-Jul-2017
Data de defesa: 31-Mar-2017
Citação: FONTES, Maria Geane. Estudo da interação tospovírus – tomateiro: análise transcritômica, espectro da resistência no acesso ‘PI 203230’ e identificação de novas hospedeiras de Groundnut ringspot virus (GRSV). 2017. ix, 214 f., il. Tese (Doutorado em Fitopatologia)—Universidade de Brasília, Brasília, 2017.
Resumo: O tomateiro (Solanum lycopersicum L.) é uma das hortaliças mais importantes no Brasil e no mundo. A doença comumente conhecida como ‘vira cabeça’ (causada por espécies de Tospovirus) é uma das mais importantes afetando o tomateiro a nível mundial. Dessa forma, o presente estudo teve como objetivo estudar a interação tomateiro-tospovírus através da análise transcritômica na interação compatível Solanum lycopersicum–Groundnut ringspot virus (GRSV), da avaliação da resistência a tospovírus na cv. ‘Rey de Los tempranos’ (=‘PI 203230’) e da caracaterização de novas espécies hospedeiras de GRSV. No CAPÍTULO II foi realizado um estudo do transcritoma na interação compatível entre a cultivar de tomate ‘Santa Clara’ e GRSV com a finalidade de identificar genes inibidos ou induzidos após inoculação do vírus. Amostras foliares de plantas da cv. ‘Santa Clara’ (mecanicamente inoculadas com um isolado de GRSV e mock-inoculadas) foram coletadas a 0, 3, 5, 7 e 10 dias após a inoculação. Um ‘pool’ equimolar entre os períodos 3-5 (3-5DAI) e 7-10 (7-10DAI) foi estabelecido após a extração do RNA, análise da concentração e da qualidade. Um total de 12 bibliotecas de cDNA foram sequenciadas gerando um total de 396 milhões reads que foram mapeados no genoma de referência do tomateiro. Cerca de 9.206 genes foram diferencialmente expressos na interação S. lycopersicum ‘Santa Clara’ – GRSV. Dentre esses genes 5.562, 5.283 e 3.924 foram identificados como diferencialmente expressos nos períodos 0DAI, 3-5DAI e 7-10DAI, respectivamente. O espectro de eficiência da resistência identificada na cultivar de tomate ‘Rey de Los Tempranos’ foi investigada em bioensaios envolvendo a inoculação mecânica com uma coleção de isolados de Tospovirus (CAPÍTULO III). Plantas da linhagem resistente ‘LAM 147’ (portadora do gene Sw-5) também foram avaliadas e a cv. ‘Santa Clara’ (isolinha suscetível de ‘LAM 147’) foi utilizada como controle suscetível. Os resultados indicaram que a resistência do acesso ‘Rey de Los Tempranos’ se caracteriza como sendo do tipo espécie-específica (funciona somente contra isolados de TSWV) e isolado-específica (alguns isolados de TSWV são capazes de ‘quebrar’ a resistência). Plantas híbridas (F1) resultante de cruzamentos realizados entre ‘Rey de Los Tempranos’ e cv. ‘Santa Clara’ (inoculadas com o isolado TSWV #523) não exibiram sintomas, indicando que esta seria uma resistência conferida por fator(es) dominante(s). No CAPÍTULO IV, amostras foliares com sintomas similares aos induzidos por espécies de Tospovirus (clorose, necrose foliar intensa, mosqueado, anéis concêntricos e deformação foliar) foram coletadas em campos de soja [Glycine max (L.) Merrill], ervilha (Pisum sativum L.), jiló (Solanum aethiopicum L. var. gilo Raddi), almeirão (Cichorium intybus L.) e jurubeba vermelha (S. stramonifolium Jacq.) em Brasília–DF, Brasil. Para a identificação do agente causal dessas doenças foram realizados testes sorológicos, moleculares e bioensaios examinando o círculo de plantas hospedeiras. Resultados dos testes moleculares e sorológicos (ELISA) mostraram que as plantas sintomáticas foram positivas apenas para a espécie GRSV. Todos os isolados foram capazes de induzir sintomas característicos de tospoviroses nos ensaios de círculos de hospedeiras. Desta forma, o presente trabalho também relata pela primeira vez cinco novas espécies como hospedeiras naturais de GRSV em condições brasileiras.
Abstract: The tomato (Solanum lycopersicum L.) is one of the most important vegetables in Brazil and around the world. The disease universally known as ‘spotted wilt’ is caused by species of Tospovirus and it is one of the most important problems affecting tomato crops worldwide. The main objectives of the present work were to study the tomato–tospovirus interaction via transcriptional analysis of a compatible interaction Solanum lycopersicum–Groundnut ringspot virus (GRSV), to evaluate the spectrum of resistance to tospovirus in the cultivar ‘Rey de Los Tempranos’ (=‘PI 203230’ ) and to characterize new GRSV hosts. A transcriptome study on the compatible interaction between the tomato cultivar ‘Santa Clara’ and GRSV (CHAPTER II) was conducted in order to identify genes inhibited and/or induced after virus infection in ‘Santa Clara’ (a highly susceptible tomato accession). Leaf samples of ‘Santa Clara’ plants mechanically inoculated with one GRSV isolate as well as mockinoculated plants were collected at 0, 3, 5, 7 and 10 days after inoculation (DAI). Equimolar pools of the periods 3-5 (3-5DAI) and 7-10 (7-10DAI) were established after RNA extraction and concentration and quality assessement. Twelve cDNA libraries were sequenced and a total of 396.2 millions reads were mapped into the tomato reference genome. About 9,206 genes were differentially expressed in the interaction S. lycopersicum ‘Santa Clara’–GRSV. Among these genes, 5,283; 5,562 and 3,924 genes were identified as differential expressed in the periods 0DAI, 3-7-5DAI, and 10DAI, respectively. The resistance spectrum of the cultivar ‘Rey de Los Tempranos’ was investigated in bioassays involving mechanical inoculation with 22 tospovirus isolates (CHAPTER III). Plants of the resistant inbred line ‘LAM 147’ (carrying the Sw-5 gene in homozygous condition) were also evaluated and the susceptible cultivar ‘Santa Clara’ (the near isogenic line of ‘LAM 147’) was used as susceptible control. The results indicated that the resistance of ‘Rey de Los Tempranos’ might be characterized as being species-specific (i.e. effective only against TSWV isolates) and isolated-specific (i.e. a subgroup of TSWV isolates was able to overcome the resistance). Hybrid plants (F1) derived from the crosses between ‘Rey de Los Tempranos’ and ‘Santa Clara’ (inoculated with the TSWV #523 isolate) did not exhibit symptoms, indicating that the resistance could be conferred by dominant factor(s). In CHAPTER IV, foliar samples displaying symptoms similar to those induced by Tospovirus species (chlorosis, necrosis, leaf mottling, concentric rings and leaf deformation) were collected in production fields of soybean [Glycine max (L.) Merrill], field pea (Pisum sativum L.), chicory (Cichorium intybus L.), scarlet eggplant (Solanum aethiopicum L. var. gilo Raddi), and red jurubeba (S. stramonifolium Jacq.) in Brasília-DF, Brazil. Serological tests, molecular assays, and host range studies were carried out in order to identify the causal agents of these diseases. Serological tests (ELISA) showed that symptomatic plants were positive only for GRSV. PCR analyses of the soybean, field pea, scarlet eggplant, chicory, and red jurubeba were conducted using primers specific for the nucleocapsid protein (N). The sequence analyses of the tospovirus-derived amplicons displayed high identity with GRSV isolates. All isolates were able to induce characteristic symptoms of tospoviroses in all plant species employed in the host range studies. Thus, the present work also reports for the first time five new plant species as natural hosts of GRSV under Brazilian conditions.
Descrição: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, Programa de Pós-Graduação em Fitopatologia, 2017.
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