Identificação e caracterização de mutantes de soja, obtidos via mutagênese induzida por metanossulfonato de etila (EMS), com respostas alteradas à Phakopsora pachyrhizi

Autor: Stock, Vinícius de Moura
Přispěvatelé: Brommonschenkel, Sérgio Hermínio
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: LOCUS Repositório Institucional da UFV
Universidade Federal de Viçosa (UFV)
instacron:UFV
Popis: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico A suscetibilidade de plantas a patógenos microbianos envolve interações moleculares complexas entre os efetores e seus alvos no hospedeiro. Em interações compatíveis os fitopatógenos empregam efetores para alterar o metabolismo das células hospedeiras e suprimir as suas respostas de defesa. Perda ou mutação dos genes-alvo desses efetores podem limitar o desenvolvimento do patógeno nos tecidos da planta. Esse trabalho teve por objetivo a identificação de mutantes da variedade TMG4182 com resposta alterada à inoculação com o fungo Phakopsora pachyrhizi visando a futura identificação de genes que codificam proteínas que são alvo dos efetores. Para tanto, avaliou-se 1.820 famílias M2 geradas a partir do tratamento de sementes de soja com EMS a 0,3% (v / v) por 16 horas. Plantou-se separadamente vinte e duas sementes de cada família em casa-de-vegetação e avaliou-se a presença de variações fenotípicas diversas e também alterações fenotípicas após a inoculação com o isolado PPUFV02 de P. pachyrhizi. Das 30.068 plantas M2 avaliadas, 2.976 apresentaram variações fenotípicas no crescimento, arquitetura de planta e morfologia foliar e 101 plantas alterações no desenvolvimento da doença. Alguns desses fenótipos não foram confirmados na geração M3. Não se obteve plantas mutantes com claro aumento de suscetibilidade ou imunes. Duas famílias M2, GMMT-509-20 e GMMT504-04, apresentaram plantas com lesões RB (reddish-brown) com menor esporulação, enquanto uma, GMMT-496-01, apresentou plantas com lesões necróticas, com menor quantidade de urédias e pouca esporulação. Esses fenótipos foram confirmados pela análise na geração M3, que demonstraram que esses fenótipos mutantes são controlados por genes recessivos. A caracterização do genoma de TMG4182 e dos genótipos mutantes por re-sequenciamento relevou uma frequência de ~1 alteração nucleotídica (SNPs)/45kb sendo mais de 50% do tipo transições de C para T e de G para A, comumente observadas em estudos de mutagênese com EMS. Um total de 1.132 SNPs não-sinônimos foram identificados dentro de regiões codificadoras de proteínas. Ensaios de dCAPS também confirmaram a presença de polimorfismos em quatro genes relacionados à respostas de defesa. No entanto, estes não tiveram relação com os fenótipos mutantes. Análises de agrupamentos segregantes baseada em MutMap será empregada a identificação dos genes mutados nos genótipos identificados. The susceptibility and resistance of plants to microbial pathogens involves complex molecular interactions between the microbe’s effectors and the host’s targets. These effectors interact with host’s targets altering host cell metabolism, defense response and nutrient supply, favoring the parasitism. Therefore, loss or changes in these targets may limit the pathogen’s ability to cause disease. The objective of this study was to identify and characterize mutants from susceptible TMG4182 soybean variety with an altered response to P. pachyrhizi aiming to identify genes that encode effector targets. 1,820 M2 families obtained from soybean seeds treated with 0.3% (v / v) EMS for 16 hours were evaluated. Twenty-two seeds from each M2 families were planted in the greenhouse and evaluated for phenotypic variations. At the V1 stage, these plants were inoculated with P. pachyrhizi isolate PPUFV02 and screened for altered disease development phenotypes. From a total of 30,068 M2 plants evaluated, 2,976 displayed phenotypic variations in growth, plant architecture and leaf morphology, and 101 altered disease development. Plants from two M2 families, GMMT-509-20 and GMMT-504-04, displayed reddish-brown (RB) symptoms with less sporulation, while one, GMMT-496-01 presented necrotic lesions with fewer uredia and little sporulation. F2 segregation indicates that these phenotypes are determined by recessive genes. Whole-genome resequencing of ‘TMG4182’ and these mutants revealed a mutation frequency of approximately 1 variant nucleotide per 45,647 bases, 50% being base transitions from C to T and G to A. A total of 1,132 non-synonymous SNPs were detected in protein-coding genes. dCAPS assays also confirmed the presence of polymorphisms in plant defense-related genes: Glyma.03G220100, Glyma.18G046300, Glyma.03G049300, and Glyma.01G118900. However, these mutations were not associated with the mutant phenotypes. In future studies, Bulk segregant analysis and MutMap will be employed to identify the mutant genes.
Databáze: OpenAIRE
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