Orientador: Ione Salgado

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia

Resumo: O NO é uma molécula sinalizadora versátil muito importante em diversos processos em plantas. Uma de suas principais atuações é na sinalização celular durante o processo de defesa contra o ataque de patógenos. Plantas de Arabidopsis thaliana do genótipo mutante nia1 nia2, deficientes para os...

Resumo: O NO é uma molécula sinalizadora versátil muito importante em diversos processos em plantas. Uma de suas principais atuações é na sinalização celular durante o processo de defesa contra o ataque de patógenos. Plantas de Arabidopsis thaliana do genótipo mutante nia1 nia2, deficientes para os dois genes estruturais que codificam para a enzima nitrato redutase (NR), são susceptíveis à bactéria Pseudomonas syringae. Foi sugerido que a resposta de defesa prejudicada no mutante NR-deficiente seria resultante de seus reduzidos níveis de NO, quando comparados àqueles do genótipo selvagem. Em um trabalho recente de nosso grupo, empregando microarranjo de DNA, foi observado que a fumigação com gás NO no mutante nia1 nia2 foi capaz de modular diversos genes relacionados à defesa, alguns dos quais não previamente documentados como responsivos a esse radical. Neste trabalho se analisou por PCR em tempo real o efeito do gás NO na expressão de genes relacionados à defesa em plantas selvagem e no mutante nia1 nia2 infectados com uma linhagem avirulenta da bactéria P. syringae. Genes de defesa, como PR1, foram induzidos pela bactéria e a expressão destes foi maior no genótipo selvagem quando comparado ao nia1 nia2, o que é consistente com a susceptibilidade do mutante. A fumigação com NO também modulou genes relacionados à biossíntese de lignina (CAD1) e à sinalização de auxina (TIR1, ILL1, GH3) e etileno (ACCS7). Análises de quantificação de lignina mostraram uma pequena redução desse composto no genótipo mutante em relação ao selvagem, além de uma diferença em sua composição. Ademais, a fumigação com NO atenuou a expressão de PR1 e outros genes relacionados à via do ácido salicílico em plantas inoculadas e preveniu o crescimento bacteriano em folhas nia1 nia2. Já foi demonstrado que a inoculação do patógeno no mutante induz uma baixa produção de NO e no presente trabalho observou-se uma alta produção de H2O2 comparado ao selvagem. O H2O2 potencializou o efeito microbicida do NO fumigado na suspensão de bactéria. Os resultados sugerem que um efeito microbicida direto do NO, em conjunto com H2O2, pode resultar na atenuação da resposta de defesa na planta, reduzindo o gasto de energia associado à transcrição de genes relacionados à defesa

Abstract: NO is an important signaling and versatile molecule which plays important roles in many processes in plants. One of its main actions is in cell signaling during defense response against pathogen attack. Arabidopsis thaliana plants of the nia1 nia2 mutant genotype, deficient in the two...

Abstract: NO is an important signaling and versatile molecule which plays important roles in many processes in plants. One of its main actions is in cell signaling during defense response against pathogen attack. Arabidopsis thaliana plants of the nia1 nia2 mutant genotype, deficient in the two structural genes encoding for the enzyme nitrate reductase (NR), are susceptible to the avirulent bacteria Pseudomonas syringae. It has been suggested that the impaired defense response in the NR-deficient mutant would result from their low NO levels when compared to those of the wild type. Indeed, in a recent study from our group, it was observed through a DNA microarray that fumigation of nia1 nia2 mutant with NO gas was able to modulate many genes related to defense, some of which not previously documented as responsive to this radical. In this work we analyzed by real-time PCR the effect of NO gas on the expression of genes related to defense in the wild type and nia1 nia2 mutant infected with an avirulent strain of Pseudomonas syringae. Defense genes such as PR1 were induced by the bacteria and its expression was higher in wild type when compared to nia1 nia2, which is consistent with the susceptibility of the mutant. NO fumigation also modulated genes related to the biosynthesis of lignin (CAD1) and the auxin (Tir1, ILL1, GH3) and ethylene pathways (ACCS7). Analysis of lignin showed a reduction of this compound in the mutant genotype compared to wild type, and a difference in its composition. In addition, fumigation with NO attenuated the expression of PR1 and other genes related to salicylic acid signaling in infected plants and prevented bacterial growth in nia1 nia2 leaves. Furthermore, pathogen infection is known to induce a low production of NO in nia1 nia2 and here we also observed that there is a higher production of H2O2 in the mutant compared to the wild type. H2O2 potentiated the microbicidal effect of NO fumigated in bacterial suspensions. The results suggest that a direct microbicidal effect of NO, together with H2O2, may result in attenuation of the defense response in the plant, reducing energy expenditure associated with the transcription of genes related to defense