Genômica estrutural e perfil de expressão da família gênica PR-1 em feijão-comum submetido à infecção por Colletotrichum lindemuthianum

Abstract

As plantas desenvolveram múltiplos e complexos mecanismos de defesa contra patógenos. Dentre esses, a família gênica Pathogenesis-related Protein 1 (PR-1), pertencente a superfamília das PRs, destaca-se pela sua atuação na resposta de defesa vegetal contra fitopatógenos, especialmente organismos fúngicos. Apesar de sua importância, estudos que caracterizem tal família e investiguem sua participação na resposta de defesa do feijão-comum (Phaseolus vulgaris) são inexistentes. Dessa forma, o presente estudo visou realizar a mineração e caracterização genômica estrutural da família gênica PR-1 em feijão-comum, além de avaliar, por meio da execução de um bioensaio, a expressão de seus transcritos em tecidos foliares de uma variedade sensível e de uma variedade resistente, após a exposição ao estresse biótico pelo fungo Colletotrichum lindemuthianum – em períodos de 24hpi (hours post inoculation), 48hpi e 96hpi. Ao total, foram identificados 13 genes PvPR-1 associados ao genoma de referência de P. vulgaris, os quais clusterizaram em dois diferentes grupos fenéticos, compartilhando padrões de motivos em comum. A maioria das proteínas PvPR-1 apresentaram o caráter básico e majoritariamente hidrofílico. Foi reportado que os genes PvPR-1 apresentaram em seus promotores elementos cis-regulatórios responsivos a diferentes hormônios vegetais envolvidos na reposta a estresses bióticos e abióticos. Dados da plataforma STRING sugeriram co-expressão e elevada interação entre os produtos proteicos de alguns genes PvPR-1 – encontrados induzidos em ao menos um dos tratamentos adotados no ensaio de expressão realizado – e enzimas do tipo Chitinase II (pertencentes ao grupo PR-3 e com forte atividade antimicrobiana). Foram encontradas diferenças temporais no perfil de expressão dos genes PvPR-1 nas variedades resistente e sensível de feijão-comum a C. lindemuthianum. A variedade sensível (Rosinha) apresentou a indução de poucos transcritos PvPR-1, em especial a partir do período de 48h após a aplicação do estresse. Em contraste, a variedade resistente (Africano 4), apresentou maior número de transcritos induzidos no período de 48hpi e 96hpi. Nossos resultados contribuem para a melhor compreensão dos genes PvPR-1, sugerindo seu potencial envolvimento na resposta de defesa do feijão-comum, além de auxiliar na identificação de genes PR-1 candidatos para o desenvolvimento de linhagens de feijão-comum transgênicas potencialmente resistentes a estresses bióticos.