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Tipo: Tese
Título: Postharvest role of jasmonic acid and wounding on expression of defense related metabolism in sugar beet roots
Rota pós-colheita do ácido jasmônico e do ferimento na expressão do metabolismo de defesa em raízes de beterraba açucareira
Autor(es): Oliveira, Lucilene Silva de
Abstract: Jasmonate (JA) can act as an inducer expression of defense genes against biotic and abiotic stress by process of priming plant. Exogenous application of JA has been shown to reduce rotted tissue and control postharvest pathogen in sugarbeet roots. However, the mechanism involved in the postharvest induction of defense by JA in sugarbeet roots is unknown. Consequently, we investigated the JA-induced mechanisms which protect roots from storage pathogens by identifying and characterizing genes that are altered by JA treatment. JA (10 μM) treatment to sugarbeet roots resulted alteration significant of unigenes expression. RNA-Seq data showed that 30 and 49 putative defense genes were upregulated at 2 and 60 days after JA-treatment, respectively. In sugarbeet roots, peroxidases, cinnamate-4-hydroxilase, chitinase acid, laccases, nbs-Irr resistant, pathogen-related thaumatin family protein, proteinase inhibitor and β- glucosidase were found at higher levels (fold change ranged from 1.8 to 8.3) in treated than control roots at 2 d subsequent to JA-application. At 60 days after JA treatment observed that peroxidase, chitinase, cinnamate-4 hydroxilase and cc-nbs-Irr resistant protein were also up-regulated. These upregulated unigenes are related with biosynthesis of secondary metabolites, cell wall reinforcement, as well as for plant- pathogen interaction. Thus, the present study suggests that JA treatment could prime sugarbeet inducting a series of defense genes, including defense-related proteins and key enzymes related secondary metabolites. JA also increased the ability of sugarbeet cells to recognize pathogen which may result faster activation of immune response and then reduction of infection and susceptibility. In addition to rotted losses in rot storage it is extremely importance to avoid losses during sugarbeet growth. Insect attack by sugarbeet root magoot is one of damage that significantly reduces root yield and sucrose content and can devastate individual fields. Thus, study of resistance mechanism is essential to provide new control strategies and reduce insecticides spray. We investigated if resistance of some genotypes is achieved through activation of chitinase, peroxidase and polyphenoloxidase. Root of nine genotypes sugarbeet, susceptible and resistant to maggot fly, were wounding 4 weeks after planting to mimic maggot attack. The results showed neither peroxidase nor polyphenol oxidase activity is correlated to maggot fly resistant in sugarbeet roots. We observed that chitinase activity was significantly reduced for some genotypes after wounding, although no significance difference was found between resistant and susceptible sugarbeet genotypes.
Jasmonatos (JA) podem atuar como um indutor da expressão de genes contra estresse biótico e abiótico através de um processo denominado “prime state”. Aplicação de JA tem mostrado reduzir o apodrecimento de tecidos e controlar doenças pós-colheita em raízes de beterraba açucareira. Entretanto, os mecanismos envolvidos na indução de defesa na pós-colheita de raízes de beterraba açucareira através da aplicação do JA são desconhecidos. Consequentemente, foi investigado os mecanismos induzidos pelo JA, ao qual protege as raízes durante o armazenamento, identificando e caracterizando genes que são alterados pelo tratamento com JA. O tratamento de raízes de beterraba com 10 μM de JA resultou na alteração significativa da expressão de unigenes. O sequenciamento do mRNA revelou que 30 e 49 genes com potencial de defesa foram upregulated para 2 e 60 dias, respectivamente, após o tratamento com JA. Após 2 dias de tratamento, os níveis de peroxidase, cinamato-4-hidroxilase, quitinase ácida, lacase, proteína de resistência nbs-Irr, proteína relacionada a patogênese da família da taumatina, inibidor de protease e β-glucosidase ( variação de 1.8 a 8.3 vezes) apresentaram maior expressão em raízes de beterraba açucareira tratadas que as do controle. Peroxidase, cinnamato-4- hidroxilase e cc-nbs-Irr resistant protein também foram up-regulated 60 dias após a aplicação de JA. Os unigenes upregulated, em ambos os dias avaliados, são relacionados a rotas de metabólicas de biossíntese de compostos secundários, aumento da resistência da parede celular, assim como proteínas relacionadas à interação planta-patógeno. Assim, o presente trabalho sugere que o tratamento com JA pode induzir o “prime state” em beterraba açucareira, induzido uma série de genes relacionados a defesa de plantas. Incluindo enzimas relacionadas a biossíntese de metabólicos secundários e proteínas relacionas a patogêneses. O JA também aumentou a habilidade de células reconhecer patógenos , qual pode resultar em rápida ativação de respostas imune e reduzir a susceptibilidade das raízes a doenças pós- colheita. Em adição as perdas devido ao apodrecimento no armazenamento das raízes, é de extrema importância evitar as perdas de açúcares durante o crescimento. O ataque por larvas de mosca de raízes de beterraba açucareira é um dos danos que reduz significativamente a produção de raízes e o conteúdo de sacarose, podendo devastar campos de produção. Assim, o estudo de mecanismos de resistência é essencial para prover novas estratégias de controle e reuduzir a aplicação de inseticidas. Neste trabalho foi investigado se a resistência de alguns genótipos é alcançada através da ativação da quitinase, peroxidase e polifenoloxidase. Raízes de nove genótipos de beterraba açucareira, susceptível ou resistente à larva de mosca de raízes de beterraba açucareira, foram feridas quatro semanas após o plantio para mimetizar o ataque por estas larvas. Os resultados mostraram a atividade das enzimas antioxidantes, peroxidase e polifenoloxidase, não está correlacionada a resistência de beterraba açucareira a larva de mosca de raízes de beterraba açucareira. A atividade da quitinase foi signicativamente reduzida em alguns genótipos após o ferimento, entretanto não foi encontrado diferença significativa entre genótipos resistente e susceptível de beterraba açucareira.
Palavras-chave: Beterraba açucareira
Beta vulgaris
Expressão gênica
Ácido jasmônico
CNPq: Fisiologia Vegetal
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Citação: OLIVEIRA, Lucilene Silva de. Postharvest role of jasmonic acid and wounding on expression of defense related metabolism in sugar beet roots. 2016. 73f. Tese (Doutorado em Fisiologia Vegetal) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2016.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/8354
Data do documento: 18-Mar-2016
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