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Título : Estratégias para modulação genética de mecanismos de defesa vegetal aplicadas ao controle de Meloidogyne incognita
Autor : Costa, Lorena Sousa de Loiola
Orientador(es):: Grossi, Maria Fatima
Coorientador(es):: Alves, Nayara Sabrina de Freitas
Pinto, Clídia Eduarda Moreira
Assunto:: Meloidogyne incognita
Biologia Molecular
Fecha de publicación : 16-sep-2026
Citación : COSTA, Lorena Sousa de Loiola. Estratégias para modulação genética de mecanismos de defesa vegetal aplicadas ao controle de Meloidogyne incognita. 2026. 112 f., il. Tese (Doutorado em Biologia Molecular) — Universidade de Brasília, Brasília, 2026.
Resumen : Os nematoides formadores de galhas (Meloidogyne spp.) estão entre os patógenos de plantas mais economicamente relevantes, afetando negativamente tanto a produtividade quanto a qualidade das lavouras de soja. Análises transcriptômicas e proteômicas anteriores, realizadas com genótipos contrastantes de soja (BRS133 - suscetível, e PI595099 - altamente tolerante), identificaram genes candidatos potencialmente associados à maior tolerância aos nematoides. Dentre esses candidatos, destacaram-se genes que codificam proteínas capazes de inibir ou degradar enzimas do trato digestivo e da cutícula dos nematoides, como a proteína relacionada à patogênese da classe 10 (GmPR10), além de genes envolvidos na via dos fenilpropanóides. O gene PR10, conhecido por sua atuação nas respostas de defesa vegetal, promoveu uma expressiva redução na formação de galhas, na produção de ovos e no fator de reprodução do nematoide, além de causar desorganização das células gigantes — estruturas essenciais para o desenvolvimento do patógeno. Por sua vez, o gene G4DT, envolvido na biossíntese da fitoalexina gliceolina I, contribuiu para a diminuição no número e no tamanho das galhas, provavelmente por potencializar a produção de compostos fenólicos prenilados com atividade antimicrobiana e possivelmente nematicida. Esses achados sugerem que mecanismos de defesa distintos — seja por meio da ativação de proteínas relacionadas à patogênese (PR10) ou pela intensificação da produção de fitoalexinas (G4DT) — podem atuar de forma eficaz na limitação do parasitismo. Assim, estratégias de engenharia genética baseadas nesses genes representam uma abordagem promissora e complementar para o desenvolvimento de cultivares de soja com resistência aprimorada a nematoides.
Abstract: Root-knot nematodes (RKN, Meloidogyne spp.) are major limiting factors in soybean (Glycine max) production, reducing both yield and quality. Transcriptomic and proteomic analyses of contrasting genotypes (BRS133 - susceptible; PI595099 - highly tolerant) identified candidate genes associated with tolerance to Meloidogyne incognita, most notably GmPR10 (PR-10 protein) and GmG4DT1 (glycinol 4- dimethylallyltransferase). These genes are involved in protein-mediated defenses and in glyceollin I biosynthesis, respectively. The latter is a metabolite directly associated with defense responses against pathogens and plant-parasitic nematodes. This study evaluated combined strategies to reinforce plant defense through (i) translational modulation of GmPR10 via CRISPR/Cas9-mediated uORF editing and (ii) metabolic intensification via GmG4DT1 overexpression. The 5'-UTR of GmPR10 contains two uORFs, which, when mutated at their initiation codons (-ATG), resulted in an approximately 3.5-fold increase in LUC/REN activity in Nicotiana benthamiana protoplasts without altering mRNA levels, as confirmed by dual-luciferase assays. Consequently, a CRISPR/Cas9 strategy was developed to deplete both uORFs in soybean, validated in hairy root systems, and utilized for stable transformation. Partial edits partial edits demonstrated the feasibility of modifying uORF2, leading to the proposal of a new guide combination (sgRNA8+sgRNA3) for simultaneous uORF depletion. In the metabolic strategy, heterologous overexpression of GmG4DT1 in Nicotiana tabacum significantly reduced the number of galls per gram of root by up to 62.9% across transgenic events, resulting in smaller gall sizes and histological changes consistent with compromised feeding-site establishment. While reductions in egg counts and reproduction factor were observed, they were not statistically significant, indicating that the effect occurs primarily during early stages of nematode establishment. We conclude that combining translational regulation of GmPR10 with the reinforcement of the phytoalexin pathway constitutes a promising and complementary strategy to limit M. incognita parasitism. Future steps include the characterization of homozygous soybean lines lacking uORFs, protein quantification (Western blot/ELISA), temporal glyceollin quantification, assessment of agronomic costs, and gene pyramiding to evaluate resistance synergy and durability, representing innovative alternatives for developing soybean cultivars with enhanced nematode resistance.
metadata.dc.description.unidade: Instituto de Ciências Biológicas (IB)
Departamento de Biologia Celular (IB CEL)
Descripción : Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2026.
metadata.dc.description.ppg: Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular
Licença:: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.unb.br, www.ibict.br, www.ndltd.org sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra supracitada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
Agência financiadora: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Aparece en las colecciones: Teses, dissertações e produtos pós-doutorado

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