Identificação de mecanismos de resistência durante a interação entre Petunia hybrida e Botrytis cinerea

Abstract

As solanáceas são particularmente afetadas por Botrytis cinerea, incluindo a espécie ornamental Petunia hybrida (petúnia). A infecção de flores por B. cinerea representa uma importante fase do ciclo de vida desse patógeno em inúmeras interações. Por essa razão, mecanismos de defesa que atuam em flores têm o importante papel de restringir a dispersão de B. cinerea para outros tecidos saudáveis dos hospedeiros. Diante disso, o presente trabalho objetivou prospectar mecanismos de resistência de petúnia à B. cinerea e caracterizar a função e expressão de genes em flores durante a interação petúnia-B. cinerea. Para tanto, cultivares comerciais de petúnia foram avaliadas quanto à resistência à B. cinerea. Flores da cultivar Picobella White apresentaram menor nível de colonização por B. cinerea em comparação com flores da cultivar Picobella Rose. No intuito de investigar as respostas de defesa que atuam em flores de Picobella White e que podem não ocorrer ou ocorrer com menor eficiência em flores de Picobella Rose, as flores dessas cultivares foram empregadas na análise de expressão de genes potencialmente envolvidos na resistência ou que atuem como potenciais alvos de manipulação por B. cinerea. Adicionalmente, as flores das duas cultivares foram submetidas a análises histopatológicas. Os genes codificantes das defensinas florais PhDEF1 e PhDEF2 foram expressos em menor nível nas flores de Picobella White em comparação com as flores de Picobella Rose, ambas desafiadas com B. cinerea. Portanto, os referidos genes foram submetidos à caracterização funcional por meio do silenciamento. Apesar de serem consideradas defensinas, a literatura relata que PhDEF1 e PhDEF2 são altamente fitotóxicas quando liberadas do vacúolo, sendo que essa liberação provavelmente ocorre em células danificadas por B. cinerea. O silenciamento de PhDEF1 ou PhDEF2 reduziu o nível de colonização das flores por B. cinerea. Sendo assim, os resultados sugerem que, em interação com B. cinerea, a ação fitotóxica das duas defensinas beneficia a colonização por B. cinerea, tendo em vista que a morte de células do hospedeiro é requerida para o desenvolvimento da doença. Logo, é possível que os menores níveis de expressão de PhDEF1 e PhDEF2 verificados nas flores de Picobella White justifiquem as diferenças observadas entre as cultivares quanto ao nível de colonização por B. cinerea. Além disso, compostos fenólicos autofluorescentes foram detectados na parede de células da epiderme de flores de Picobella White a partir de 12 horas após a inoculação com B. cinerea (hpi). Em flores de Picobella Rose, apenas uma fraca fluorescência foi detectada em 48 hpi. Em conjunto, os resultados parecem demonstrar que Picobella White ativa mecanismos de defesa capazes de limitar a proliferação de B. cinerea em suas pétalas.

Solanaceae species are particularly affected by Botrytis cinerea, including the ornamental plant specie Petunia hybrida (petunia). Flowers infection by B. cinerea is a major phase of the life cycle of this pathogen in several interactions. For this reason, defense mechanisms that act in flowers have an important role in restricting B. cinerea spread to other host healthy tissues. Therefore, the aim of this study was prospecting petunia resistance mechanisms against B. cinerea and to characterize the function and expression of genes in flowers during petunia-B. cinerea interaction. To this end, a screening procedure for B. cinerea resistance was developed in petunia commercial cultivars. Flowers of Picobella White showed a lower level of colonization by B. cinerea when compared to flowers of Picobella Rose. In order to investigate the defense responses that were activated in flowers of Picobella White and may not occur or occur in a less efficient manner in flowers of Picobella Rose, the flowers of these cultivars were used for gene expression analysis of genes potentially involved in resistance or acting as potential targets for B. cinerea manipulation. In addition, the flowers of both cultivars were subjected to histopathological analysis. The genes PhDEF1 and PhDEF2, which encode floral defensins, were expressed at lower levels in flowers of Picobella White compared to flowers of Picobella Rose, both challenged with B. cinerea. Therefore, these genes were subjected to functional characterization by means of silencing. Despite being considered defensins, the literature reports that PhDEF1 and PhDEF2 are highly phytotoxic when released from the vacuole, and this release is likely to occur in cells damaged by B. cinerea. The silencing of PhDEF1 or PhDEF2 decreased the level of colonization of flowers by B. cinerea. Thus, these results suggest that, in interaction with B. cinerea, the phytotoxic effect of defensins benefits colonization by B. cinerea, given that the host cell death is required for disease development. Therefore, it is possible that the lower levels of PhDEF1 and PhDEF2 expression observed in flowers of Picobella White explain the differences among cultivars regarding the level of colonization by B. cinerea. Moreover, fluorescent phenolic compounds were detected in the epidermis cell wall of flowers of Picobella White from 12 hours post inoculation with B. cinerea (hpi). In flowers of Picobella Rose only a weak fluorescence was detected at 48 hpi. Together, the results seem to show that Picobella White active defense mechanisms that may limit B. cinerea proliferation in its petals.