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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Análise funcional de efetores 'TAL' de Xanthomonas citri e Xanthomonas aurantifolii patotipo 'C' e estudo da ativação de seus genes alvos na planta hospedeira = Functional analysis of TAL effectors from Xanthomonas citri and Xanthomonas aurantifolii pathotype 'C' and gene target activation in host plants
Title Alternative: Functional analysis of TAL effectors from Xanthomonas citri and Xanthomonas aurantifolii pathotype 'C' and gene target activation in host plants
Author: Abe, Valeria Yukari, 1985-
Advisor: Benedetti, Celso Eduardo
Abstract: Resumo: O cancro cítrico, causado pelas bactérias Xanthomonas citri e Xanthomonas aurantifolii, é uma doença de grande importância para o Brasil. Enquanto X. citri causa cancro em todas variedades comerciais de citros, X. aurantifolii patotipo C afeta apenas o limão Galego, desencadeando uma resposta de defesa em laranja doce. A maioria das espécies de Xanthomonas translocam proteínas efetoras para o citoplasma da célula hospedeira durante a infecção para suprimir defesas da planta e favorecer o crescimento bacteriano. X. citri e X. aurantifolii C utilizam proteínas efetoras tipo TAL (`transcription activator-like¿), pertencentes a família PthA, para ativar a transcrição de genes de suscetibilidade (S) em citros. O isolado 306 de X. citri codifica quatro variantes da proteína PthA, porém, apenas a proteína PthA4 foi demonstrada atuando como fator de patogenicidade em citros. Por outro lado, o isolado ICMP 8435 de X. aurantifolii C codifica duas variantes de PthC, que poderiam atuar como proteínas de avirulência (Avr) na laranja doce. Neste trabalho, avaliou-se a contribuição de cada PthA no desenvolvimento do cancro cítrico e no crescimento bacteriano na planta e o possível papel dos efetores PthCs como proteínas Avr em laranja doce. Além disso, avaliou-se a expressão de alvos diretos de ativação desses efetores em citros, visando identificar prováveis genes S associados ao desenvolvimento do cancro cítrico. Para tanto, foram obtidos mutantes de deleção para os genes pthAs os quais foram complementados com os genes pthCs e usados para desafiar as variedades comerciais de citros para avaliação dos sintomas do cancro e análise de expressão gênica. Verificou-se que PthA4 é essencial para a indução do cancro cítrico em todas as variedades de citros testadas; entretanto, PthA1 e PthA3 desempenham papel aditivo no desenvolvimento dos sintomas do cancro, atuando de forma hospedeiro-dependente. A deleção de dois ou mais genes pthAs reduziu o crescimento bacteriano in planta mais pronunciadamente do que deleções num único gene, sugerindo um papel aditivo dos PthAs na patogenicidade e crescimento bacteriano. Além disso, foi observado que PthC1 não atua como uma proteína Avr em laranja doce. Verificou-se ainda que a contribuição dos PthAs 1 e 3 na formação do cancro em laranja `Pêra¿ não se correlaciona com a ativação de LOB1 (LATERAL ORGAN BOUNDARIES 1), único gene S associado ao cancro cítrico conhecido até o momento, mas sim com a indução de outros alvos de PthAs, incluindo LOB2 e DIOX (dioxigenase de citros). LOB1, LOB2 e DIOX apresentaram expressão diferencial e dependente de PthAs entre laranja Pêra e limão Tahiti. Tal expressão diferencial parece estar relacionada a polimorfismos encontrados nos sítios de ligação dos PthAs nas regiões promotoras desses genes. Foram observadas evidências de que somente a ativação de LOB1 não é suficiente para a formação do cancro, e que o gene DIOX atua como gene S em laranja `Pêra¿, mas não em limão Tahiti, sugerindo que a ativação de múltiplos genes S em citros são necessários para a completa formação do cancro

Abstract: Citrus canker, caused by Xanthomonas citri and Xanthomonas aurantifolii, is a serious disease that affects most commercial citrus plantations in Brazil. While X. citri causes canker in all commercial citrus varieties, X. aurantifolii pathotype C causes disease only in `Mexican¿ lime, triggering defense responses in sweet orange. Xanthomonas spp. usually translocate effector proteins into the host cell cytoplasm during the infection to suppress plant defenses and enhance bacterial growth. X. citri and X. aurantifolii C employ transcription activator-like (TAL) effectors of the PthA family to activate host disease susceptibility (S) genes. The X. citri strain 306 encodes four variants of PthA proteins, but only PthA4 was shown to act as pathogenic factor on citrus. On the other hand, the X. aurantifolii C strain ICMP 8435 encodes two variants of PthCs that could act as avirulence proteins (Avr) in sweet orange. This work aimed to assess the contribution of each PthA in citrus canker development and bacterial growth in planta; and verify the possible role of PthCs as Avr proteins in sweet orange. In addition, the expression of direct targets of these effectors in citrus were evaluated to identify candidate S genes associated with canker development. Thus, deletion mutants for the pthAs genes were obtained, which were complemented with pthCs genes. These mutants were used to challenge various commercial citrus varieties for canker symptoms evaluation and gene expression analysis. It was found that PthA4 was essential for citrus canker induction in all citrus varieties tested; however, PthA1 and PthA3 played an additive role in canker development induced by PthA4, acting in a host-dependent manner. Deletions in two or more pthA genes reduced bacterial growth in planta more pronouncedly than single deletions, suggesting an additive role of PthAs in pathogenicity. Furthermore, it was observed that PthC1 does not act as an Avr protein in sweet orange plants. Additionally, the contribution of PthAs 1 and 3 in canker formation in `Pera¿ plants did not correlate with the activation of the canker S gene LOB1 (LATERAL ORGAN BOUNDARIES 1), the only citrus canker S gene known to date, but with the induction of other PthA targets, including LOB2 and citrus dioxygenase (DIOX). LOB1, LOB2 and DIOX showed differential PthA-dependent expression between `Pera¿ and `Tahiti¿ plants that appears to be associated with nucleotide polymorphisms found at or near PthA-binding sites. The data shown here also indicates that LOB1 activation alone is not sufficient to elicit cankers on citrus, and that DIOX acts as a canker S gene in `Pera¿ but not `Tahiti¿ plants, suggesting that activation of multiple S genes, such as LOB1 and DIOX, is necessary for full canker development
Subject: Cancro citrico
Xanthomonas citri subsp. citri
Proteína PthA
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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