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Título: Análise comparativa de parâmetros bioquímicos e fisiológicos de um genótipo de feijão-de-corda (Vigna unguiculata L. Walp.) suscetível e seu mutante derivado, resistente, infectados com o vírus do mosaico severo do caupi (CPSMV)
Título em inglês: Comparative Analysis of Physiological and Biochemical Parameters from a Susceptible Cowpea (Vigna unguiculata L. Walp.) genotype and its derivative mutagenized-Resistant both infected with Cowpea Severe Mosaic Virus
Autor(es): Souza, Pedro Filho Noronha de
Orientador(es): Oliveira, José Tadeu Abreu de
Palavras-chave: Bioquímica
Feijão-de-corda
EMS
CPSMV
Mecanismos de defesa de plantas
LC-ESI-MS/MS
Data do documento: 2016
Citação: SOUZA, P. F. N. (2016)
Resumo: O feijão-de-corda tem grande importância socioeconômica no Nordeste brasileiro. Entretanto, sua produção é baixa devido a diversos fatores bióticos, como, por exemplo, o vírus do mosaico severo do caupí (CPSMV, gênero Comovirus), que apresenta grande destaque, por causar a virose que mais acomete essa cultura no país. No estudo da interação planta-vírus, diversos trabalhos mostram que o tratamento de sementes com o etil metanosulfonato (EMS, mutagênico químico) resulta no fenótipo de resistência em plantas que, anteriormente, apresentavam susceptibilidade à infecção por vírus do gênero Potyvirus. Por essa razão, o presente estudo teve como objetivo investigar as respostas de defesa bioquímicas e fisiológicas das plantas de feijão-de-corda do genótipo (CE-31) susceptível ao CPSMV (CPI) a partir de sementes tratadas com EMS (0,04% v/v), e avaliar se as plantas mutagenizadas (MCPI), produzidas a partir dessas sementes se tornaram resistentes ao CPSMV. Duas diferentes abordagens foram utilizadas neste trabalho: 1) análises bioquímicas (enzimas antioxidantes e conteúdo de H2O2, PR-proteínas e compostos secundários) e fisiológicas (parâmetros fotossintéticos e teor de clorofila); 2) abordagem proteômica quantitativa (LC-ESI-MS/MS), livre de marcação, para identificar proteínas responsivas à infecção viral. Os resultados obtidos demonstram que as plantas MCPI são capazes de induzir respostas bioquímicas (aumento de H2O2, indução de PR-proteínas e aumento no conteúdo de compostos secundários) e alterações nos parâmetros fisiológicos (alta taxa fotossintética e teor de clorofila) que, aparentemente, têm relação com o fenótipo de resistência das plantas mutagenizadas ao CPSMV. Na análise proteômica, 99 proteínas foram identificadas como sendo diferenciais, das quais 68 aumentaram e 31 diminuíram em abundância nas plantas MCPI em relação as plantas CPI. A análise proteômica, mostrou diversas vias metabólicas (Metabolismo Redox, Energia e Metabolismo, Fotossíntese, Metabolismo de RNA e Defesa) envolvidas nas respostas de defesa das plantas MCPI frente a infecção viral. O tratamento das sementes com o EMS, resultou em plantas de feijão-de-corda com fenótipo de resistência capazes de acionar mecanismos de defesa para impedir a infeção viral.
Abstract: Cowpea is an important crop that makes major nutritional contributions as a source of proteins and carbohydrates in the diet of many people worldwide. However, its production is impaired due to various stresses including those of biotic origins. Cowpea Severe Mosaic Virus (CPSMV) infects cowpeas leading to severe symptoms and low productivity. Several studies of plant-virus interaction show that seed treatment with Ethyl methanesulfonate (EMS, chemical mutagen), results in a resistant phenotype in plants, which was previously susceptibility, to virus infection of the Potyvirus genus. The aim of this study was to investigate some physiological and biochemical parameters of a susceptible cowpea cultivar (CPI) (CE-31, sin. Pitiuba) in comparison with its derived resistant mutagenized (MCPI), both infected with CPSMV. MCPI plantlets were obtained after treatment of CE-31 seeds with 0.04% EMS. Two different approaches were used in this study: 1) biochemical (antioxidant enzymes and H2O2 content, PR-proteins and secondary metabolites) and physiological analysis (photosynthetic parameters and chlorophyll content); and 2) Label free quantitative proteomic approach (LC-ESI-MS / MS) to identify proteins responsive to viral infection. Our results showed that MCPI had no symptoms of CPSMV infection and biochemical (high H2O2, PR-proteins and secondary compounds [phenolic and lignin]) and physiological responses (High photosynthesis index and chlorophyll content) is activated in MCPI plantlets after CPSMV inoculation. With regard to proteomic analysis, 99 proteins were differentially represented, where these 68 are up- and 31 down represented in MCPI compared to CPI. Regardless whether to CPI (susceptible) or MCPI (mutagenized resistant) plantlets, CPSMV induce changes in proteome profile that involve several biological process (energy and metabolism, photosynthesis, response to stress, oxidative burst, and scavenging). Moreover, these results suggest that the CPSMV responsive proteins in the MCPI represent a complex network involving in resistant mechanisms to CPSMV. Treatment of the susceptible CE-31 genotype seeds with the mutagenic agent EMS induced genomic alterations generating a cowpea mutagenized resistant to CPSMV by apparently inducing classical biochemical and physiological responses against infection.
Descrição: SOUZA, Pedro Filho Noronha de. Análise comparativa de parâmetros bioquímicos e fisiológicos de um genótipo de feijão-de-corda (Vigna unguiculata L. Walp.) suscetível e seu mutante derivado, resistente, infectados com o vírus do mosaico severo do caupi (CPSMV). 2016. 180 f. Tese (Doutorado em bioquímica)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2016.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/18808
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