Contribuição de genes, genomas e elementos de transposição na interação entre plantas e micro-organismos: estudo de caso em cana-de-açúcar

Resumo

A interação planta-microorganismos representa um dos processos de fundamental relevância para o funcionamento de ecossistemas naturais, bem como agrícolas. A compreensão de seus componentes e dos processos que controlam essa interação biológica tem potencial de melhorar a produtividade das culturas e monitorar a qualidade ambiental. Este projeto pretende contribuir na elucidação deste sistema complexo através da utilização de ferramentas moleculares e de bioinformática dos genomas para descobrir os principais genes que controlam e / ou medeiam a interação de cana de açúcar com três patógenos (Leifsonia xyli subsp xyli;. Xanthomonas albilineans; Sporisorium scitamineum) e uma bactéria fixadora de nitrogênio (Gluconacetobacter) considerada promotora de crescimento para a cana. Esses organismos têm uma interação biotrófica/hemibiotrófica com cana de açúcar e os aspectos moleculares sob estas condições são geralmente menos compreendidas. O nosso objetivo é comparar e contrastar respostas moleculares através das interações individuais tanto de cana de açúcar quanto dos microrganismos envolvidos. Especificamente, (i) analisaremos padrões de expressão de um conjunto de genes previamente identificados análogos a genes de resistência (RGA), espécies reativas de oxigênio (ROS), metabolismo de carboidratos, síntese de hormônios e seu controle, elementos de transposição, e uma família de genes relacionados com a edição de genes em organelas e conhecido por ter membros que estão envolvidos na regulação das defesas de plantas via Na-siRNA (pentatricopeptide) bem como de genes envolvidos em respostas metabólicas específicas dos microrganismos; (ii) avaliar e comparar entre espécies de microrganismos os padrões de expressão de genes microbianos com um foco particular em moléculas secretadas entre os quais esperamos encontrar moléculas efetoras; (iii) avaliar e comparar as mudanças nos padrões de expressão durante duas infecções mistas, e (iv) avaliar e comparar as mudanças no microbioma do hospedeiro, como resultado da interação com os micróbios mencionados. Como um produto de extensão, esperamos fornecer informações moleculares sobre a biologia da cana ao interagir com vários micróbios almejando o desenvolvimento de um kit de diagnóstico para monitorar canaviais e construir um banco de dados "phytobiome" de cana que seja abrangente e que poderia ser usado em estudos comparativos com outras Poaceae. (AU)