Caracterização transcricional do gene SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE (SPL) em genótipos de cana-de-açúcar e cana-energia em resposta à infecção pelo fungo do carvão (Sporisorium scitamineum)

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Rocha, Laísa Medeiros
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Effector molecule; Fator de transcrição; Fungo do carvão da cana-de-açúcar; Molécula efetora; Perfil transcricional; RT-qPCR; Sugarcane smut fungus; Transcription factor; Transcriptional profiling
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17135/tde-03092025-145718/

A doença do carvão da cana-de-açúcar, causada pelo fungo biotrófico Sporisorium scitamineum, impacta significativamente a produtividade da cultura ao inibir a reprodução da planta e o crescimento do meristema. O patógeno infecta seus hospedeiros liberando moléculas efetoras que suprimem os mecanismos de defesa da cana-de-açúcar e alteram outros processos fisiológicos para facilitar a infecção. Um estudo recente mostrou a interação entre uma molécula efetora de S. scitamineum (g5159) e o fator de transcrição SQUAMOSA PROMOTER-BINDING PROTEIN 13 (AtSPL13) de Arabidopsis thaliana, que desempenha papéis cruciais na transição de estágios de desenvolvimento da planta. Identificou-se, ainda, o gene ortólogo de AtSPL13 em Saccharum spontaneum e outras cultivares de cana-de-açúcar. No entanto, o papel específico desse ortólogo SPL na resposta da cana-de-açúcar à infecção por S. scitamineum permanece inexplorado. Neste estudo, analisamos a responsividade transcricional do gene SPL em genótipos de Saccharum spp. com níveis contrastantes de resistência à doença do carvão: o genótipo de cana-de-açúcar com resistência intermediária \'IACSP02-1064\' e o genótipo de cana-energia suscetível \'Vértix 10\'. Para isso, as plantas foram inoculadas com S. scitamineum e amostradas em 12, 24, 48 e 120 horas pós-infecção (hpi). A expressão relativa de ScSPL foi quantificada por RT-qPCR para avaliar sua responsividade transcricional durante os estágios iniciais da infecção. As sequências de DNA codificante (CDS) de ScSPL em 24 hpi e 120 hpi foram sequenciadas, e os dados resultantes foram montados. Contigs e singlets foram montados e analisados quanto a polimorfismos, frequência de expressão em cada tratamento, localização e distribuição no genoma de referência da cultivar R570 da cana-de-açúcar. A análise de expressão de ScSPL revelou que o genótipo com resistência intermediária \'IACSP02-1064\' apresentou repressão significativa desse gene em 24 hpi e 48 hpi, enquanto o genótipo suscetível \'Vértix 10\' mostrou uma repressão semelhante apenas em 120 hpi. O sequenciamento indicou uma ampla diversidade de CDS, formando 13 contigs diferentes e 15 singlets, com a presença de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) e indels e a análise dos diagramas de Venn indicou maior plasticidade transcricional da cultivar \'IACSP02-1064\'. Além disso, identificamos que há cinco contigs altamente expressos (1, 2, 3, 4 e 13). O alinhamento com o genoma R570 indicou que a CDS consiste nos dois últimos éxons anotados na cultivar de referência, que possui de 3 a 5 éxons. Observou-se, ainda. que ScSPL está distribuído ao longo dos cromossomos homólogos 10A-10F e do cromossomo homeólogo 8_10A no genoma da cultivar R570. Nossos achados sugerem a potencial relação entre a supressão de ScSPL e os mecanismos de defesa contra a infecção por S. scitamineum. Considerando que os genes ScSPL desempenham um papel em processos de desenvolvimento, incluindo reprodução e função do meristema, sua supressão no genótipo com resistência intermediária pode reduzir a capacidade do fungo de alterar as estruturas reprodutivas, que são exploradas durante a infecção para produzir o chicote. Além disso, as diferenças observadas nas sequências de contigs de ScSPL implicam que algumas variantes deste fator de transcrição poderiam potencialmente modificar a interação com a proteína efetora do fungo. Nossos resultados destacam ScSPL como um alvo promissor para estratégias de melhoramento molecular, a fim de descobrir e aprimorar a resistência à doença do carvão na cana-de-açúcar, auxiliando no desenvolvimento de cultivares mais resilientes.