Receptores LRR-RK associados ao reconhecimento de PAMPs para o aumento da resistência a doenças bacterianas de citros [recurso eletrônico] = LRR-RK receptors associated with PAMP recognition to increase resistance against citrus bacterial disease
Letícia Kuster Mitre
TESE
Multilíngua
T/UNICAMP M697r
[LRR-RK receptors associated with PAMP recognition to increase resistance against citrus bacterial disease]
Campinas, SP : [s.n.], 2020.
1 recurso online (114 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Alessandra Alves de Souza
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia
Resumo: As plantas apresentam receptores de membrana que são capazes de reconhecer padrões moleculares associados ao patógeno/microrganismo (PAMPs/MAMPs), os quais são cruciais para a ativação do sistema imune. O receptor EFR, restrito a família das Brassicaceae, é um dos receptores de...
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Resumo: As plantas apresentam receptores de membrana que são capazes de reconhecer padrões moleculares associados ao patógeno/microrganismo (PAMPs/MAMPs), os quais são cruciais para a ativação do sistema imune. O receptor EFR, restrito a família das Brassicaceae, é um dos receptores de reconhecimento de padrões (PRR) mais bem estudado. Esse receptor quinase com repetições ricas em leucina em seu domínio extracelular (LRR-RK) é capaz de perceber a proteína ET-Tu das bactérias e seu epítopo elf18. A transferência desse receptor para outras espécies revelou a possibilidade de aumentar a resistência a bacterioses em culturas como tomate, arroz, trigo e batata. Diante disso, foram desenvolvidas variedades de laranja doce superexpressando o gene EFR para conferir resistência em amplo espectro a duas das principais doenças bacterianas de citros, cancro cítrico e clorose variegada dos citros (CVC). As linhagens transgênicas foram capazes de reconhecer os peptídeos elf18Xcc e elf26Xf derivados das bactérias Xanthomonas citri e Xylella fastidiosa, respectivamente, ativando o sistema imune da planta. Além da ativação de espécies reativas de oxigênio (ROS), indução de MAPK e de genes de defesa, foi possível verificar gradual aumento da resistência ao cancro cítrico e CVC em alguns eventos em comparação com o wild-type (WT). Nesse trabalho, também foram realizadas análises in silico de um candidato a receptor LRR-RK altamente expresso em Citrus reticulata (resistente a CVC). Os resultados mostraram que o receptor putativo CrLRR-RK e seu ortólogo em Citrus sinensis (espécie suscetível) codificam proteínas com domínios conservados. Contudo, existem substituições de aminoácidos entre elas que sugerem mudanças conformacionais na estrutura tridimensional das proteínas, de acordo com a predição do modelo proteico gerado pelo I-Tasser. Isso poderia explicar as diferenças no reconhecimento de patógeno por laranja doce e tangerina, sendo um indicativo de que CrLRR-RK está associado ao reconhecimento de PAMPs derivados de X. fastidiosa. Para provar essa hipótese, foram produzidas plantas de Arabidopsis expressando CrLRR-RK e receptores quiméricos entre CrLRR-RK e o receptor FLS2. Essas plantas darão suporte a estudos futuros para comprovar empiricamente a funcionalidade desse receptor e buscar por PAMPs capazes de se ligarem ao domínio extracelular da proteína. Também foram produzidas variedades comerciais de laranja doce expressando o gene CrLRR-RK na tentativa de se obter maior nível de tolerância a patógenos bacterianos de citros. Juntos, esses resultados indicam que a utilização de receptores LRR-RK é uma estratégia que possui grande potencial para aumentar a resistência em amplo espectro em citros e futuramente poderão suportar os programas de melhoramento genético
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Abstract: Plants employ cell surface receptors that recognize pathogen (or microbe)-associated molecular patterns (PAMPs/MAMPs), which are crucial for immune system activation. The EFR receptor, restrict to the Brassicaceae family, is one of the well-studied pattern recognition receptors (PRR). This...
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Abstract: Plants employ cell surface receptors that recognize pathogen (or microbe)-associated molecular patterns (PAMPs/MAMPs), which are crucial for immune system activation. The EFR receptor, restrict to the Brassicaceae family, is one of the well-studied pattern recognition receptors (PRR). This leucine-rich repeat receptor kinase (LRR-RK) is capable to recognize the widely conserved bacterial PAMP EF-Tu and its derived peptide elf18. The interfamily transference of the EFR receptor revealed the possibility to increase crop disease resistance in species such as tomato, rice, wheat and potato. Here, we developed sweet orange varieties expressing EFR to confer broad-spectrum resistance, focused on the to two major citrus bacterial diseases citrus canker and citrus variegated chlorosis (CVC). The transgenic lines were able to sense elf18Xcc and elf26Xf derived peptides from Xanthomonas citri and Xylella fastidiosa, respectively, activating the immune system of the plant. A quick oxidative burst was detected, followed by MAPK activation and induction of defense marker genes. In addition, it was possible to verify a gradual increase of resistance to citrus canker and CVC and a greater capacity to control bacterial growth in some transgenic lines compared to the wild type (WT). Here, we also performed in silico analyzes of an overexpressed LRR-RK receptor on Citrus reticulata (CVC resistant). The results showed that the putative receptor CrLRR-RK and its ortholog in Citrus sinensis (susceptible species) encode conserved domain proteins. However, there are amino acid substitutions between them that led to conformational changes in the 3D structure of proteins, according to the protein model generated by I-Tasser. This would explain the differences in pathogen recognition by sweet orange and mandarin, indicating that CrLRR-RK is associated with the recognition of X. fastidiosa-derived PAMPs. To prove this hypothesis, Arabidopsis plants expressing CrLRR-RK and chimeric receptors between CrLRR-RK and the FLS2 receptor were produced. These plants will support future studies to empirically prove the receptor functionality and seek for PAMPs capable of binding in the extracellular domain. We also produced commercial varieties of sweet orange expressing the CrLRR-RK gene in order to obtain a higher level of tolerance against citrus bacterial pathogens. Together, these results indicate that the use of LRR-RK receptors is a strategy that has great potential for increasing broad-spectrum resistance in citrus and hereafter support breeding programs
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Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
Souza, Alessandra Alves de, 1970-
Orientador
Benedetti, Celso Eduardo, 1964-
Avaliador
vitorello, Claudia Barros Monterios
Avaliador
Andrade, Maxuel de Oliveira
Avaliador
Teixeira, Paulo José Pereira Lima, 1986-
Avaliador
Receptores LRR-RK associados ao reconhecimento de PAMPs para o aumento da resistência a doenças bacterianas de citros [recurso eletrônico] = LRR-RK receptors associated with PAMP recognition to increase resistance against citrus bacterial disease
Letícia Kuster Mitre
Receptores LRR-RK associados ao reconhecimento de PAMPs para o aumento da resistência a doenças bacterianas de citros [recurso eletrônico] = LRR-RK receptors associated with PAMP recognition to increase resistance against citrus bacterial disease
Letícia Kuster Mitre