Análise proteômica da resistência à requeima em tomateiro

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Laurindo, Bruno Soares
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Solanum lycopersicum; Tomate; Phytophthora infestans; Melhoramento Vegetal
• Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/11654

O cultivo do tomateiro possui relevante importância sócio-econômica na agricultura brasileira. Mesmo diante deste cenário favorável, a tomaticultura é considerada uma atividade de elevado risco econômico e de grande complexidade agronômica. Dentre os principais problemas, destaca-se a requeima, causada pelo oomiceto Phytophthora infestans (Mont.) de Bary. O controle da doença é altamente dependente do uso de agrotóxicos, pois a maioria dos cultivares de tomateiro não são resistentes. Na tentativa de reverter esse quadro, a principal alternativa é a transferência de genes de resistência presentes em acessos de tomateiro conservados em Bancos de Germoplasma. Assim, após oito anos de pesquisas foi selecionado o acesso BGH-2127 (Solanum lycopersicum), como fontes de resistência a requeima, dentre os 870 acessos de tomateiro do Banco de Germoplama de Hortaliças da Universidade Federal de Viçosa (BGH-UFV). Pelo fato da resistência ser quantitativa, torna-se difícil a avaliação e seleção fenotípica de genótipos superiores, feita apenas no campo ou em associação com marcadores moleculares genéticos tipo QTL. Neste contexto, a metodologia da análise proteômica torna-se uma alternativa viável, pois pode fornecer importantes informações e ferramentas para maior entendimento das rotas metabólicas da interação planta-patógeno e assim auxiliar no desenvolvimento de futuras estratégias para o desenvolvimento de cultivares de tomateiro resistentes. Com o auxílio de ferramentas proteômica, os objetivos deste estudo foram: analisar possíveis diferenças entre os proteomas constitutivos de genótipos de tomateiro contrastantes quanto a resistência à requeima; e identificar proteínas frente a infecção do patógeno que possam explicar possíveis mecanismos moleculares de resistência do tomateiro a esta doença. Foram avaliados o acesso BGH-2127 e o cultivar Santa Clara, resistente e suscetível à requeima, respectivamente. Para avaliação do proteoma constitutivo, as proteínas foram extraídas de amostras das folhas dos genótipos sem que tivesse ocorrido a inoculação, apenas comparando a constituição proteica do BGH-2127 e do Santa Clara. Na avaliação à resposta ao patógeno, as plantas foram inoculadas com uma mistura de esporângios de P. infestans, na concentração de 1x10 3 esporângios mL -1 , coletados em regiões da Zona da Mata Mineira, e as proteínas foram extraídas de folhas de cada genótipo inoculado e não inoculado (controle) coletadas nos tempos 0, 2 e 48 horas. Na análise proteômica foi utilizada a técnica da eletroforese bidimensional (2-DE), com a primeira dimensão (focalização isoelétrica) realizada em tiras IPG de 24 cm, pH 3-10, e a segunda dimensão em SDS-PAGE, em gel 12,5%T. Foram obtidos três géis por tratamento, correspondendo a três repetições biológicas. Em seguida, os géis foram revelados por coloração com azul de coomassie coloidal. Posteriormente as imagens dos géis foram digitalizadas usando o equipamento Image Scanner III e analisadas no software ImageMaster 2D Platinum 7.5. Spots com variação de sobreposição acima de 1,5 e ANOVA p<0,05 foram considerados diferencialmente abundantes. Os spots das proteínas diferencialmente abundantes foram identificados em espectrômetro de massas do tipo MALDI-TOF/TOF Ultraflex III. As listas de massas obtidas foram confrontadas contra os bancos de dados de proteínas obtidos do UNIPROT, com auxílio do software MASCOT e os resultados obtidos, validados pelo aplicativo SCAFFOLD com pelo menos 90% de probabilidade. As proteínas identificadas foram categorizadas funcionalmente usando o software Mapman. Uma vez listadas as proteínas diferencialmente abundantes para os genótipos BGH-2127 e Santa Clara foi realizada a construção de uma rede de interação proteína-proteína utilizando o software STRING. Ensaios de PCR em Tempo Real (RT-PCR) foram realizados para confirmar os níveis de abundância de algumas proteínas identificadas. O RNA total foi extraído de amostras de folhas e o cDNA obtido foi quantificado pelo equipamento SpectraMax M5 microplate/cuvette reader. A amplificação dos fragmentos alvo foi realizada utilizando o equipamento StepOneTM Real-Time PCR System e para a quantificação da expressão gênica foi utilizado o software REST. Na avaliação do proteoma constitutivo, 19 proteínas foram identificadas, e estão relacionadas com metabolismo e energia, fotossíntese, estresse e defesa e à transcrição. Aproximadamente 90% destas proteínas foram mais abundantes no cultivar Santa Clara. As proteínas endoquitinase ácida de 26 kDa e ribonuclease T2 foram mais abundantes no BGH-2127. Atividade enzimática confirmou maior abundância de quitinase no acesso BGH-2127 em relação à Santa Clara. Os padrões de expressão avaliados por PCR em tempo real diferiram dos resultados da análise proteômica. Na avaliação da resposta ao patógeno, 56 proteínas diferencialmente abundantes foram identificadas, sendo 39 referentes ao genótipo resistente e 17 ao suscetível. Estas proteínas foram categorizadas em grupos de funções biológicas de energia e metabolismo, fotossíntese, estresse e defesa, transcrição, outras proteínas e não caracterizadas. Para o acesso BGH-2127, proteínas do estresse oxidativo (2-cis peroxirredoxina BAS1 e 2-cis peroxirredoxina) e relacionadas à patogênese da família PR-5 (taumatina) tiveram os níveis de abundancia relativa aumentados nos tempos 0 e 48 horas após a inoculação, respectivamente, e foram consideradas importantes para o mecanismo de defesa deste genótipo. Os padrões de expressão avaliados por PCR em tempo real diferiram dos resultados da análise proteômica. Redes de interações proteína-proteína forneceram importantes informações sobre atividades celulares envolvidas na resistência do BGH-2127 à requeima. Diferenças na abundância das proteínas endoquitinase ácida de 26 kDa e ribonuclease T2 entre os proteomas constitutivos dos genótipos avaliados podem contribuir para o mecanismo de resistência do BGH-2127 à requeima. Proteínas relacionadas ao estresse oxidativo (PR-9) e família taumatina (PR-5) possuem papel importante no mecanismo de defesa do acesso BGH- 2127 resistente a requeima do tomateiro.