Proteômica e histopatologia associadas aos mecanismos de infecção e defesa da videira (Vitis sp) ao patógeno Plasmopara viticola (Berk. & M. A. Curtis) Berl. & de Toni

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Recursos Genéticos Vegetais, Florianópolis, 2014.

O cultivo de espécies frutíferas no Brasil encontra na incidência de pragas e doenças suas principais limitações. Uma estratégia adequada para o controle das moléstias é o uso dos mecanismos de defesas natos das plantas. Para isto as plantas apresentam um sistema de resposta basal associado a um sistema de defesa especifica para cada tipo de patógeno, o que gera respostas sistêmicas e duradouras, como transdução de sinais e transcrição dos genes de defesa. As proteínas relacionadas a patogenene (PR) bem como os fitohormônios, importantes na sinalização, são alvos importantes de estudos relacionados à resistência contra patógenos. Dentre as doenças de grande impacto em culturas com relevância econômica está o míldio da videira (Plasmopara viticola). A videira (Vitis vinifera) além da sua importância econômica é a primeira espécie frutífera cujo genoma foi sequenciado, tornando-se assim um ótimo modelo de estudo. Análises proteômicas possibilitam avanços significativos no conhecimento dos mecanismos moleculares de resistência a patógenos e a associação de diferentes técnicas relacionadas a proteomica para estudar as diversas partes do mecanismo de resistência na planta pode auxiliar no entendimento da relação planta-patógeno. Assim, o presente estudo tem como objetivo contribuir para o esclarecimento dos mecanismos moleculares e bioquímicos associados à resistência à doença causada por Plasmopara viticola em videira (Vitis sp). Os estudos histológicos tiveram como objetivo caracterizar o desenvolvimento do P. viticola, bem como determinar diferenças estruturais nas variedades escolhidas para o estudo: uma resistente (Bordô) e outra susceptível (Cabernet Sauvignon). Nessas avaliações histológicas foram observadas diferenças estruturais e bioquímicas entre as duas variedades como presença de pêlos e mesofilo mais compactos na var. resistente. Já para o desenvolvimento do patógeno constatou-se a dificuldade dos esporos na penetração dos tubos germinativos através dos estômatos também na variedade resistente. Para as analises da expressão protéica foi utilizado uma combinação de eletroforese bidimensional (2-DE) associado ao nanoLC- MS/MS. Foram observadas diferenças protéicas quantitativas e qualitativas nos diferentes tempos após a inoculação. Foram identificadas 44 proteínas exclusivas, sendo 33 da var. resistente e 10 da var. suscetível. A ativação da resposta de defesa foi observada somente na var. Bordô com aumento constante na expressão das proteínas no decorrer dos tempos analisados, principalmente as 96 hai(horas após a infecção). As analises do proteoma das linhagens de videira contendo o locus de resistência Rpv1 e Rpv3 também estudadas nesse projeto apresentaram resultados semelhantes os da var. Bordô. Nessas analises foram identificados 41 proteínas. As proteínas foram classificadas em diferentes categorias funcionais: metabolismo energético, metabolismo de proteínas, resposta ao estresse e resposta de resistência. Proteínas relacionadas à resistência estavam presentes apenas as 96 hai. A ativação de uma reação de defesa, com um aumento da expressão das proteínas foi observada mais frequentemente em 48 hpi, o que é consistente com o estabelecimento da interação incompatível para P. viticola.<br>

Abstract: Cultivation of fruit species in Brazil has its limitations due to the incidence of pests and diseases. An adequate strategy for disease control is the use of a basal response system intrinsic to the plant. For that, plants show a basal response system associated with a specific defense system for each type of pathogen, which creates lasting and systemic responses, such as signal transduction and transcription of defense genes. Pathogenesis-related proteins (PR), as well as phytohormones (important for signaling), are important targets for studies related to resistance against pathogens. The Grapevine Powdery Mildew (Plasmopara viticola) is among the diseases of great impact in economically relevant cultures. Grapevine (Vitis vinifera), besides its economic importance, is the first fruit specie whose genome was sequenced, becoming a great model of study. Proteomic analyzes enable significant advances in knowledge of molecular mechanism on pathogen resistance and the association of different techniques to study different parts of resistance mechanisms in plants can help to understand the plant-pathogen relation. Therefore, this study aimed to contribute to the elucidation of the molecular and biochemical mechanisms associated to disease resistance caused by Plasmopara viticola in Grapevine (Vitis sp.). Histological studies aimed to characterize the development of P. viticola, as well as to determine structural differences in the chosen varieties for the study: a resistant one (Bordo) and susceptible one (Cabernet Sauvignon). Structural and biochemical differences were observed between the varieties on the histological analyzes, such as presence of leaf hair and more compact mesophyll on the resistant variety. For the pathogen development it was found a difficulty for the spores to penetrate the germ tubes through stomata for the resistant variety. The combination of bidimensional electrophoresis (2-DE) associated with nanoLC -MS/MS was used for the protein expression analyzes. Quantitative and qualitative differences were found in the protein analyzes for different hour after infection. 44 exclusive proteins were found, 34 for the resistant variety and 10 for the susceptible variety. The activation of defense response was observed only in the Bordo variety with a constant increase on protein expression over time, mainly at 96 hours after infection. Proteomic analyzes of Grapevine lines containing Rpv1 and Rpv3 resistant locus, also studied in this project, showed similar results to the Bordo variety, where 41 proteins were identified. The proteins were classified in different functional categories: energetic metabolism, protein metabolism, stress response and resistance response. Proteins related to resistance were present only at 96 hours after infection. The activation of a defense reaction with an increase of protein expression was observed most often at 48 hours after infection, which is consistent with the establishment of incompatible interaction for P. viticola.