Caracterização de microRNAs na interação Musa acuminata-Pseudocercospora musae

Abstract

MicroRNAs endógenos (miRNAs) são pequenos RNAs não codificantes que regulam a expressão gênica no nível pós-transcricional por clivagem ou repressão da tradução do mRNA. MicroRNAs em plantas regulam diversos processos celulares, incluindo respostas de defesa a estresses bióticos. A bananeira (Musa spp.), uma cultura monocotiledônea cultivada em regiões tropicais, é suscetível a inúmeras doenças devido à esterilidade e a um estreito background genético. Pseudocercospora musae, agente causal da Sigatoka-amarela, é um importante fungo patogênico da bananeira, causando perdas devido à redução da área foliar funcional. Até o momento, o papel dos miRNAs no patosistema Musa-P. musae não foi investigado. Neste estudo, amostras de RNA foliar foram extraídas de Musa acuminata subsp. burmannicoides, var. Calcutta 4 (resistente), aos 3 e 12 dias após a inoculação (DAI) com conidiósporos do patógeno. Após a construção de uma biblioteca de pequenos RNAs, as amostras foram sequenciadas usando a tecnologia lllumina HiSeq 2500. Sequências de alta qualidade foram mapeadas contra o genoma de referência de M. acuminata ssp. malaccensis var. Pahang e os e miRNAs de Musa foram preditos usando os programas Mireap e ShortStack. Um total de 202 miRNAs conservados, previamente conhecidos, pertencentes a 30 famílias de miR foram identificados, juntamente com 24 novos miRNAs preditos. Os membros de miRNA conservados incluem aqueles das famílias miRNA156, miRNA166, miRNA171, miRNA396, miRNA167, miRNA172, miRNA160, miRNA164, miRNA168, miRNA159, miRNA169, miRNA393, miRNA535, miRNA482, miRNA2118 e miRNA397, todos conhecidos por estarem envolvidos na resposta de imunidade vegetal. Os potenciais genes alvos dos miRNAs de Musa foram preditos usando o programa TargetFinder, com transcrição gênica dos alvos em Musa regulados positivamente ou negativamente pelos miRNAs durante a infecção. A análise de enriquecimento de ontologia gênica (GO), indicou termos de atividade molecular potencialmente relacionados a respostas de defesa que incluem: ligação ao ácido nucleico, ligação de nucleotídeo, atividade de oxidoredutase e atividade de proteína quinase. Os termos do processo biológico associados à defesa incluem: resposta a hormônio, redução da oxidação e resposta ao estresse oxidativo. Ligação ao DNA, a atividade do fator de transcrição, e a regulação da transcrição, indicam o envolvimento de genes-alvo de miRNA de Musa na regulação da expressão gênica do hospedeiro durante as respostas de defesa a P. musae. Os miRNAs altamente abundantes, caracterizados durante a interação do hospedeiro com o patógeno e nos controles, identificados com base nos dados de expressão sRNA-seq, incluíram um total de 147 em 3DAI e 151 em 12DAI. Em 3DAI, oito miRNAs de diferentes famílias foram diferencialmente expressos entre amostras inoculadas e controle, com base em dados de sRNA. Em 12DAI, apenas um único miRNA foi diferencialmente expresso entre as amostras inoculadas e controle. Os dados de expressão de sRNA-seq, para miRNAs selecionados, e os dados de RNAseq para seus genes alvo em Musa, durante a interação do patógeno hospedeiro, também foram validados, via stem-loop RT-qPCR e RT-PCR convencional. Os dados de 11 miRNA, selecionados com base na abundância da família e envolvimento conhecido nas respostas de defesa da planta, revelaram modulação variável e uma frequente correlação inversa de expressão entre miRNAs e genes alvos. A caracterização de miRNAs em M. acuminata subsp. burmannicoides, var. Calcutta 4, e a análise do seu papel na modulação da expressão gênica do gene alvo durante a interação com P. musae, fornecem novas informações sobre respostas de defesa mediadas por miRNA na planta, aplicáveis em engenharia genética para controle da doença de Sigatoka-amarela.