Sequence similarity between the viral cp gene and the transgene in transgenic papayas

O gene da capa protéica (cp) do vírus da mancha anelar do mamoeiro (Papaya ringspot virus, PRSV), presente nos mamoeiros 'Rainbow' e 'SunUp', tem alta similaridade de seqüência (>89%) com o gene cp dos isolados PRSV BR e TH. Apesar deste alto grau de similaridade, ambos isolados são capazes de quebrar a resistência observada em 'Rainbow', ao passo que TH quebra a resistência em 'SunUp'. O objetivo deste trabalho foi avaliar o grau de similaridade de seqüência entre o gene cp do vírus desafiante e do transgene em mamoeiros transgênicos resistentes a PRSV. Produziu-se um vírus híbrido contendo o genoma do isolado PRSV HA até o sítio de restrição Apa I no gene NIb, e, a partir deste ponto, este vírus continha o genoma do isolado PRSV TH. PRSV HA/TH foi utilizado para desafiar plantas de 'Rainbow', 'SunUp' e de uma população R2 derivada da linha 63-1, todas resistentes a PRSV HA. PRSV HA/TH quebrou a resistência em todas essas plantas, demonstrando que a similaridade da seqüência é um fator preponderante no mecanismo de resistência utilizado pelos mamoeiros transgênicos expressando o gene cp de PRSV. Também foi realizada análise comparativa do transgene cp das plantas derivadas das linhas transgênicas 55-1 e 63-1, e do gene cp dos isolados PRSV HA, BR e TH.The Papaya ringspot virus (PRSV) coat protein transgene present in 'Rainbow' and 'SunUp' papayas disclose high sequence similarity (>89%) to the cp gene from PRSV BR and TH. Despite this, both isolates are able to break down the resistance in 'Rainbow', while only the latter is able to do so in 'SunUp'. The objective of this work was to evaluate the degree of sequence similarity between the cp gene in the challenge isolate and the cp transgene in transgenic papayas resistant to PRSV. The production of a hybrid virus containing the genome backbone of PRSV HA up to the Apa I site in the NIb gene, and downstream from there, the sequence of PRSV TH was undertaken. This hybrid virus, PRSV HA/TH, was obtained and used to challenge 'Rainbow', 'SunUp', and an R2 population derived from line 63-1, all resistant to PRSV HA. PRSV HA/TH broke down the resistance in both papaya varieties and in the 63-1 population, demonstrating that sequence similarity is a major factor in the mechanism of resistance used by transgenic papayas expressing the cp gene. A comparative analysis of the cp gene present in line 55-1 and 63-1-derived transgenic plants and in PRSV HA, BR, and TH was also performed

Microscopia eletrônica de varredura da interação entre Cryptococcus magnus e Colletotrichum gloeosporioides em frutos de mamão

ABSTRACTThe objective of this work was to investigate possible modes of action of the yeast Cryptococcus magnus in controlling anthracnose (Colletotrichum gloeosporioides) on post harvested papaya fruits. Scanning electron microscopy was used to analyze the effect of the yeast on inoculations done after harvest. Results showed that C. magnus is able to colonize wound surfaces much faster than the pathogen, outcompeting the later for space and probably for nutrients. In addition, C. magnus produces a flocculent matrix, which affects hyphae integrity. The competition for space and the production of substances that affect hyphae integrity are among the most important modes of action of this yeast. ______________________________________________________________________________ RESUMOO objetivo deste trabalho foi investigar prováveis modos de ação da levedura Cryptococcus magnus, que resultam no controle da antracnose (Colletotrichum gloeosporioides) em frutos de mamoeiro na póscolheita. A microscopia eletrônica de varredura foi utilizada para avaliar o efeito da levedura sobre inoculações realizadas após a colheita. Os resultados mostraram que C. magnus é capaz de colonizar a superfície de ferimentos nos frutos e vencer a competição por espaço e, provavelmente, por nutrientes. Além disso, C. magnus produz uma matriz de textura característica que afeta a integridade da hifa do patógeno. A competição por espaço e a produção de substâncias que afetam a integridade das hifas estão entre os mais importantes modos de ação desta levedura

Osmoprotectants play a major role in the Portulaca oleracea resistance to high levels of salinity stress—insights from a metabolomics and proteomics integrated approach

IntroductionPurslane (Portulaca oleracea L.) is a non-conventional food plant used extensively in folk medicine and classified as a multipurpose plant species, serving as a source of features of direct importance to the agricultural and agri-industrial sectors. This species is considered a suitable model to study the mechanisms behind resistance to several abiotic stresses including salinity. The recently achieved technological developments in high-throughput biology opened a new window of opportunity to gain additional insights on purslane resistance to salinity stress—a complex, multigenic, and still not well-understood trait. Only a few reports on single-omics analysis (SOA) of purslane are available, and only one multi-omics integration (MOI) analysis exists so far integrating distinct omics platforms (transcriptomics and metabolomics) to characterize the response of purslane plants to salinity stress.MethodsThe present study is a second step in building a robust database on the morpho-physiological and molecular responses purslane to salinity stress and its subsequent use in attempting to decode the genetics behind its resistance to this abiotic stress. Here, the characterization of the morpho-physiological responses of adult purslane plants to salinity stress and a metabolomics and proteomics integrative approach to study the changes at the molecular level in their leaves and roots is presented.Results and discussionAdult plants of the B1 purslane accession lost approximately 50% of the fresh and dry weight (from shoots and roots) whensubmitted to very high salinity stress (2.0 g of NaCl/100 g of the substrate). The resistance to very high levels of salinity stress increases as the purslane plant matures, and most of the absorbed sodium remains in the roots, with only a part (~12%) reaching the shoots. Crystal-like structures, constituted mainly by Na+, Cl−, and K+, were found in the leaf veins and intercellular space near the stoma, indicating that this species has a mechanism of salt exclusion operating on the leaves, which has its role in salt tolerance. The MOI approach showed that 41 metabolites were statistically significant on the leaves and 65 metabolites on the roots of adult purslane plants. The combination of the mummichog algorithm and metabolomics database comparison revealed that the glycine, serine, and threonine, amino sugar and nucleotide sugar, and glycolysis/gluconeogenesis pathways were the most significantly enriched pathways when considering the total number of occurrences in the leaves (with 14, 13, and 13, respectively) and roots (all with eight) of adult plants; and that purslane plants employ the adaptive mechanism of osmoprotection to mitigate the negative effect of very high levels of salinity stress; and that this mechanism is prevalent in the leaves. The multi-omics database built by our group underwent a screen for salt-responsive genes, which are now under further characterization for their potential to promote resistance to salinity stress when heterologously overexpressed in salt-sensitive plants

Genetic diversity of Ralstonia solanacearum isolates and molecular characterization as to phylotypes and sequevars

O objetivo deste trabalho foi identificar isolados brasileiros de Ralstonia solanacearum quanto a filotipos e sequevares, determinar sua diversidade genética, realizar a associação da estrutura genética do patógeno com sua classificação e origem geográfica e identificar um marcador molecular para a diagnose do moko-da-bananeira. Um grupo de 33 isolados de R. solanacearum, da coleção da Embrapa Tabuleiros Costeiros, coletado de diversos hospedeiros, foi caracterizado por meio de PCR em sequência palindrômica extragênica repetitiva (rep‑PCR) e RAPD. Deste grupo, 19 perteciam à raça 2 do patógeno e 14 à raça 1, e 15 isolados eram associados à cultura da bananeira. Os filotipos e sequevares foram caracterizados e determinados por PCR Multiplex. Verificou‑se que 82% dos isolados pertencem ao filotipo II, e 12% ao filotipo III. Todos os isolados da bananeira pertencem ao filotipo II. A técnica de RAPD foi eficiente em agrupar os isolados de acordo com sua origem geográfica; entretanto, ela requer um número elevado de marcas moleculares. Foi possível relacionar os isolados pela análise rep‑PCR. O iniciador com sequências repetitivas enterobacterianas intergênicas de consenso (ERIC) possibilitou a separação dos isolados de acordo com a raça, e o iniciador REP permitiu a discriminação entre os filotipos. Estas duas análises foram as mais informativas.The objective of this work was to identify Brazilian isolates of Ralstonia solanacearum according to phylotypes and sequevars, to determine their genetic diversity, to associate the pathogen genetic structure with its taxonomy and geographical origin, and to identify a specific molecular marker to diagnose banana moko  disease. A  group  of  33  isolates  of  R. solanacearum, from  the  collection  of  Embrapa Tabuleiros Costeiros, collected from different plant hosts, was characterized using the repetitive extragenic palindromic sequence‑based PCR (rep‑PCR) and RAPD. From this group, 19 belonged to the pathogen race 2 and 14 to the race 1, and 15 isolates were associated with banana crop. Phylotypes and sequevars were characterized and determined by Multiplex PCR. It was verified that the isolates belonged to phylotypes II (82%) and III (12%). All isolates from banana plants belonged to phylotype II. The RAPD technique was efficient in grouping these isolates according to their geographical origin; however, it requires a large number of molecular markers. It was possible to establish the relationships among the isolates by rep‑PCR. The enterobacterial repetitive intergenic consensus primer (ERIC) made it possible to separate the isolates according to the race, and the REP primer allowed for the discrimination among phylotypes. These were the two most informative analyses

Identificação e caracterização de um análogo de gene de resistência (AGR) da família de Caricaceae Dumort

The majority of cloned resistance (R) genes characterized so far contain a nucleotide-binding site (NBS) and a leucine-rich repeat (LRR) domain, where highly conserved motifs are found. Resistance genes analogs (RGAs) are genetic markers obtained by a PCR-based strategy using degenerated oligonucleotide primers drawn from these highly conserved "motifs". This strategy has the advantage of the high degree of structural and amino acid sequence conservation that is observed in R genes. The objective of the present study was to search for RGAs in Carica papaya L. and Vasconcellea cauliflora Jacq. A. DC. Out of three combinations of primers tested, only one resulted in amplification. The amplified product was cloned in pCR2.1TOPO and than sequenced using M13 forward and reverse primers. Forty-eight clones were sequenced from each species. The 96 sequences generated for each species were cleaned of vector sequences and clustered using CAP3 assembler. From the GENEBANK, one RGA was identified in C. papaya showing a BlastX e-value of 2x10-61 to the gb|AAP45165.1| putative disease resistant protein RGA3 (Solanum bulbocastanum). To the extent of our knowledge this is the first report of a RGA in the Caricaceae Dumort family. Preliminary structural studies were performed to further characterize this putative NBS-LRR type protein. Efforts to search for other RGAs in papaya should continue, mostly to provide basis for the development of transgenic papaya with resistance to diseases.A maioria dos genes de resistência (R) clonados e caracterizados até o momento contém domínios NBS (nucleotide binding site) e LRR (leucine-rich repeat). Dentro destes domínios, encontram-se "motifs" altamente conservados. Análogos de genes de resistência (RGAs) são marcadores genéticos obtidos por uma estratégia, baseada em PCR, que usa primers degenerados desenhados a partir desses "motifs" altamente conservados dos genes R. Esta estratégia possui a vantagem do elevado grau de conservação da estrutura e seqüência dos aminoácidos observados nos genes R. O objetivo do presente estudo foi realizar uma busca por RGAs em Carica papaya L. e Vasconcellea cauliflora Jacq. A. DC. De três combinações de primers avaliadas, somente uma obteve sucesso na amplificação. O produto da amplificação foi então clonado em pCR2.1TOPO e seqüenciado utilizando os primers universais M13 forward e reverse. Quarenta e oito clones foram seqüenciados de cada espécie vegetal. Das 96 seqüências geradas para cada espécie, retiraram-se as seqüências do vetor e, em seguida, as mesmas foram agrupadas utilizando o programa "CAP3 assembler". A partir do GENEBANK, foi identificado um RGA em C. papaya apresentando um BlastX e-value de 2x10-61 com o "gb|AAP45165.1| putative disease resistant protein RGA3 (Solanum bulbocastanum)". Na extensão do nosso conhecimento, este é o primeiro relato de um RGA na família Caricaceae Dumort. Estudos preliminares de estrutura foram realizados visando à maior caracterização deste potencial "NBS-LRR type protein". Esforços para encontrar novos análogos de genes de resistência devem continuar, principalmente para fornecer bases para o desenvolvimento de plantas de mamão transgênicas com resistência a doenças

Discriminação das respostas de genótipos de milho à seca por meio de características fisiológicas e de crescimento e produção

The objective of this work was to evaluate different traits of four corn (Zea mays) genotypes with contrasting responses to drought and to determine the main traits associated to such responses. The experiment was carried out in a greenhouse. The plants were grown in pots subjected to full irrigation. Drought was imposed to plants at 54 days after sowing and kept constant for 12 consecutive days; however, a group of plants remained under full irrigation. Traits related to leaf gas exchange, photochemical apparatus, growth, and yield were assessed, and data were subjected to hierarchical agglomerative clustering and principal component analysis. DKB 390 distinguishes from the other genotypes for growth and yield traits, while 2B-707 and DKB 390 discriminate from 'BRS 1030' and 'BRS 1010' for physiological traits. Ear length, kernel number per ear, above-ground dry matter, shoot dry matter, and plant height are the most important growth and yield traits to discriminate genotype-dependent drought tolerance. Among the physiological traits, the most important are: chlorophyll content, absorptivity, leaf temperature, maximum fluorescence in the dark-adapted state, minimum fluorescence in the dark-adapted state, water-use efficiency, and intercellular CO2 concentration.O objetivo deste trabalho foi avaliar diferentes características de quatro genótipos de milho (Zea mays) com respostas contrastantes à seca e determinar as principais características associadas a tais respostas. O experimento foi realizado em casa de vegetação. As plantas foram cultivadas em vasos submetidos à irrigação plena. A seca foi imposta às plantas aos 54 dias após a semeadura e mantida constante por 12 dias consecutivos; no entanto, um grupo de plantas permaneceu sob irrigação plena. Avaliaram‑se as características relacionadas às trocas gasosas foliares, ao aparato fotoquímico, ao crescimento e à produção. Os dados foram submetidos a agrupamento hierárquico e análise de componentes principais. DKB 390 distingue-se dos demais genótipos quanto às características de crescimento e produção, enquanto 2B-707 e DKB 390 distinguem-se dos genótipos 'BRS 1030' e 'BRS 1010' quanto às características fisiológicas. O comprimento da espiga, o número de grãos por espiga, a matéria seca da parte aérea e do caule  e a altura de planta são as características de crescimento e produção mais importantes para discriminar os genótipos de milho quanto à tolerância à seca. Entre as características fisiológicas, as mais importantes são: conteúdo de clorofila, absortividade, temperatura da folha, fluorescência máxima no escuro, fluorescência mínima no escuro, eficiência no uso de água e concentração intercelular de CO2