Resistência induzida por agentes bióticos e abióticos na interação Oryza sativa-Magnaporthe oryzae

Autor: Sperandio, Eugenio Miranda
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2016
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UnBUniversidade de BrasíliaUNB.
Druh dokumentu: Doctoral Thesis
Popis: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, Programa de Pós-Graduação em Fitopatologia, 2016.
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O arroz (Oryza sativa L.) é uma das culturas mais importantes do mundo, sendo base para alimentação de metade da população global. O vigor inicial de cultivares de terras altas e a brusone (Magnaporthe oryzae) são os principais desafios enfrentados por essa cultura. O controle dessa doença é feito principalmente pelo uso de fungicidas e de cultivares resistentes. A alta variabilidade adaptativa do patógeno permite o aparecimento de indivíduos resistentes aos princípios ativos e o surgimento de novas raças capazes de suplantar os genes de resistência das cultivares de arroz. Isso torna necessário a constante busca por meios para contornar esses problemas visando conciliar o controle com preservação ambiental e saúde humana. Plantas possuem mecanismos de defesa que permanecem latentes e podem ser ativados. A ndução de resistência (IR) possui potencial para ser aplicada no controle de doença de plantas. Os agentes indutores podem ser rizobactérias promotoras de crescimento e patógenos avirulentos, bem como hormônios vegetais.. O objetivo deste trabalho foi verificar o efeito de Serratia sp. na promoção de crescimento e determinar e comparar a expressão gênica, aspectos bioquímicos e fenotípicos durante a ativação e interação de respostas de defesa em plantas de arroz desencadeadas por rizobactéria (Serratia sp.), M. oryzae avirulento (AVR) e Acibenzolar-S-metil (ASM) em resposta ao desafio com M. oryzae. Serratia sp BRM32114 promoveu o crescimento, reduziu o progresso da doença e induziu resistência, ativou respostas de defesa inicialmente regulados pelo ácido salicílico. A infecção não se estabeleceu em plantas tratadas com M. oryzae avirulento onde houve uma rápida ativação de β-1,3-glucanase (GLU) e peroxidase (POX), reação de hipersensibilidade (RH) e modificações histológicas nas plantas de arroz. Acibenzolar-S-metil (ASM), análogo do SA, induziu resistência sistêmica nas plantas com aparição de sintomas de RH e a aplicação de JA seguida do desafio com M. oryzae aumentou a suscetibilidade de arroz à brusone; o antagonismo entre JA e ASM foi confirmado pela inoculação do patógeno após a indução da planta com a aplicação em conjunto de ambos agentes indutores. A análise do transcritoma de plantas induzidas indicou que há semelhanças e algumas diferenças entre as respostas de defesa ativadas ISR e SAR, desencadeadas por Serratia sp. e M. oryzae AVR, respectivamente. Serratia sp. modula diferencialmente genes relacionados com biossíntese de SA e também alguns envolvidos no cross-talk entre os hormônios de defesa. M. oryzae avirulento superexpressa enzimas que degradam parede celular fúngica como GLU e quitinases, bem como enzimas envolvidas no estresse oxidativo. Já o isolado de M. oryzae virulento modula a seu favor genes que antagonisam respostas governadas por SA, superexpressando genes envolvidos na síntese de JA e aqueles envolvidos na degradação de espécies reativas de oxigênio.
Rice (Oryza sativa L.) is one of the most important crops in the world wide, being the basis for feeding half the global population. The initial vigor of upland cultivars and blast (Magnaporthe oryzae) are the main challenges faced by this crop. Today control of this disease is mainly achieved by the use of fungicides and resistant cultivars. The high adaptive variability of the pathogen allows the appearance of individuals resistant to the active principles and the emergence of new breeds capable of supplanting the resistance genes of the rice cultivars. This makes it necessary to constantly search for means to overcome these problems in order to reconcile control with environmental preservation and human health. Plants have defense mechanisms that remain latent and can be activated. Induced resistance (IR) has potential to be applied to plant disease control. The inducing agents may be plant growth-promoting rhizobacteria and avirulent pathogens, as well as plant hormones. The objective of this work was to verify the effect of Serratia sp. In the promotion of growth and to determine and compare gene expression, biochemical and phenotypic aspects during the activation and interaction of defense responses in rice plants triggered by rhizobacteria (Serratia sp.), M. oryzae avirulent (AVR) and Acibenzolar-S- Methyl (ASM) in response to challenge with M. oryzae. Serratia sp. BRM32114 promoted growth, reduced disease progression and induced resistance, activated defense responses initially regulated by salicylic acid. The infection was not established in plants treated with avirulent M. oryzae where there was a rapid activation of β-1,3-glucanase (GLU) and peroxidase (POX), hypersensitivity reaction (RH) and histological modifications in rice plants. Acibenzolar-S-methyl (ASM), an analogue of SA, induced systemic resistance in plants with the appearance of HR symptoms and the application of JA followed by challenge with M. oryzae increased rice susceptibility to blast; The antagonism between JA and ASM was confirmed by inoculation of the pathogen after induction of the plant with the application together of both inducing agents. Induced plant transcriptase analysis indicated that there are similarities and some differences between the ISR and SAR activated defense responses, triggered by Serratia sp. and M. oryzae AVR, respectively. Serratia sp. Differentially modulates genes related to SA biosynthesis and also some involved in the cross-talk between defense hormones. M. oryzae avirulent overexpresses enzymes that degrade fungal cell wall like GLU and chitinases, as well as enzymes involved in oxidative stress. In contrast, the virulent M. oryzae isolate modulates genes that antagonize SA-governed responses, overexpressing genes involved in the synthesis of JA, and those involved in the degradation of reactive oxygen species.
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