Silenciamento dos genes Fad induzido por vírus na interação Arabidopsis thaliana e Pythium spp.

Abstract

Patógenos necrotróficos matam as células por meio de suas agressivas moléculas toxicas e enzimas líticas não específicas. Jasmonato (JA) é um importante hormônio produzido, para entre outras funções, regular positivamente genes envolvidos na defesa a necrotróficos. Um passo importante nesta rota é a produção do ácido linolênico, um ácido graxo de (18:3) que é dessaturado de (18:2) pelas enzimas FAD3, FAD7 e FAD8. Uma ferramenta muito utilizada hoje é o silenciamento gênico induzido por vírus (VIGS) que se utiliza de um mecanismo natural de defesa das plantas a vírus, para a descoberta da função gênica. O objetivo deste trabalho foi avaliar a interação entre A. thaliana e isolados do gênero Pythium sp., com os genes FAD3, FAD7 e FAD8 silenciados. Para alcançar tal objetivo um fragmento de 325 pb do gene FAD7 de A. thaliana foi isolado e clonado no vetor viral TRV2b. As plantas foram agro-infiltradas com o vetor TRV1 e TRV2b-GFP (controle) ou TRV2b-FAD7 (silenciada), após foi realizada a inoculação dos isolados de Pythium sp. e atribuídas notas de severidade, referente ao fenótipo e medido o comprimento das raízes. A agro-infiltração do vetor viral TRV2b-FAD7 ocasionou uma redução significativa na quantidade de mRNA dos genes FAD3 e FAD7, não interferindo na quantidade de mRNA do FAD8. Esta redução na expressão interferiu negativamente na resistência de A. thaliana a P. deliense, causando sintomas mais severos na parte aérea, sintomas que estão correlacionados significativamente com o comprimento de raiz. O silenciamento destes genes ocasionou a redução na expressão da defensina PDF1.2, induzida na infecção por patógenos necrotróficos. A resistência a P. deliense foi restituída pela adição de metil-jasmonato, pois a aplicação exógena deste, ocasionou a indução de PDF1.2, evidenciando a importância da produção de JA na indução desta defensina e na resistência a P. deliense.

Necrotrophic pathogens kill plant cells through its aggressive and nonspecific lytic enzymes and toxic molecules. Jasmonate (JA) is an important hormone that positively regulates genes involved in necrotrophic defense, among other functions. An important step in this pathway is the production of linolenic acid, a fatty acid (18:3) that is desaturated to (18:2) by FAD3, FAD7, and FAD8 enzymes. Virus induced gene silencing (VIGS) is a widely used tool today, which takes advantage of a natural defense mechanism of plants against viruses, for the discovery of gene function. The aim of this study was to evaluate the interaction between A. thaliana and isolates of the genus Pythium sp., after gene silencing of FAD3, FAD7, and FAD8. For this purpose, a 325 bp fragment of FAD7 from A. thaliana was isolated and cloned into a viral vector TRV2b. Plants were agro-infiltrated with the vector and TRV1 TRV2b-GFP (control) or TRV2b-FAD7 (silenced). Then, plants were inoculated with Pythium sp. isolates and disease severity was evaluated, based on phenotype and measures of root length. Agroinfiltration of TRV2b-FAD7 caused a significant reduction in the amount of mRNA from FAD3 and FAD7 but did not interfere in the amount of mRNA from FAD8. This down regulation had a negative influence on the resistance of A. thaliana to P. deliense, causing more severe symptoms in the shoot, symptoms that are significantly correlated with root length. Gene silencing led to a reduction in the expression of PDF1.2 defensin, which is induced in infections caused by necrotrophic pathogens. Resistance to P. deliense was restored by adding exogenous methyl jasmonate, which induced PDF1.2 expression. These results indicate the importance of JA in the induction of this defensin leading to resistance against P. deliense in A. thaliana.