Análise da interação entre Phaseolus vulgaris, Trichoderma harzianum ALL 42 e os fungos fitopatogênicos Fusarium solani e Rhizoctonia solani

Abstract

Este estudo teve como objetivo analisar a interação entre o fungo Trichoderma harzianum ALL-42 isolado de solo do Cerrado e Phaseolus vulgaris, na presença ou ausência dos fungos fitopatogênicos Rhizoctonia solani e Fusarium solani. Foram avaliadas as capacidades de T. harzianum de promover o crescimento, bem como de modular a resposta de defesa e alterar o padrão de expressão de proteínas na planta hospedeira, P. vulgaris. Os feijoeiros cultivados na presença deste isolado mostraram um aumento significativo de 14,29% no tamanho, 17,72% na área foliar e 36,31% no volume radicular, quando comparados às plantas controle. Análises da produção de enzimas relacionadas à resposta de defesa vegetal em folhas em raízes das plantas mostraram que os valores mais significativos de atividade de quitinases em folhas e raizes de feijoeiro, foram detectadas para as plantas cuja interação envolvia o fungo micoparasita T. harzianum e um dos fungos fitopatogênicos, R. solani ou F. solani. Para β 1,3 glucanases, os valores de atividade mais significativos foram detectados em folhas, após 7 dias de cultivo na presença do fungo fitopatogênico R. solani e em raízes, após 14 dias, nesta mesma condição. Valores aumentados da atividade de peroxidases foram detectados nas folhas de plantas cultivadas por 14 dias na presença do isolado de Trichoderma e do fungo fitopatogênico R. solani. Em raízes o aumento nesta atividade foi detectado nas plantas cultivadas apenas na presença do isolado de Trichoderma. A presença do isolado de Trichoderma e dos fungos fitopatogênicos alterou o padrão de expressão dos genes CHT1, GLU, POD6 e LOX1 codificadores de proteínas de defesa, principalmente após 14 e 21 dias de crescimento. Além disto, a presença destes fungos alterou o padrão de expressão de proteínas em folhas e raízes de feijoeiro. Dos ―spots‖ diferencialmente expressos, 80 foram selecionados para identificação por espectrometria de massas utilizando ―Peptide Mass Fingerprint‖, sendo que 29 dos identificados foram retirados de mapas proteômicos de raízes, e 19 de mapas proteômicos de folhas. As proteínas identificadas em suas maioria tem papel na resposta de defesa de plantas, a exemplo da glutationa S – transferase, Cinamoil CoA redutase, serina-treonina quinase, chalcona isomerase, peroxirredoxina, proteínas da família PR-1, e no metabolismo de carboidratos, como, subunidades da Rubisco, anidrase carbônica e gliceraldeído 3- fosfato desidrogenase. Estes resultados sugerem que o isolado de T. harzianum ALL-42 é capaz de promover mudanças no metabolismo da planta, e desencadear ou potencializar a resposta de defesa em feijoeiro comum, quando R. solani e F. solani estão presentes. __________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The aim of this study was to analyze the interaction between the fungus Trichoderma harzianum ALL-42, which was isolated from the soil of the ―Cerrado‖ biome, and Phaseolus vulgaris in the presence or absence of the phytopathogenic fungi Rhizoctonia solani and Fusarium solani. The growth-promoting capacities of T. harzianum were evaluated, as well as its ability to modulate the defense response and alter the protein expression pattern in the host plant P. vulgaris. Bean plants cultivated in the presence of this isolate showed a significant increase of 14.29% in size, 17.72% in leaf area, and 36.31% in root volume when compared with control plants. Analysis of enzyme production related to the plant defense response in the leaves and roots of the plants showed that the most significant values for kinase activity in the leaves and roots of bean plants were detected for those in which there was an interaction between the microparasitic fungus T. harzianum and one of the phytopathogenic fungi R. solani or F. solani. The most significant values for β-1,3-glucanase activity were detected in the leaves after 7 days of cultivation in the presence of the phytopathogenic fungus R. solani and in the roots after 14 days under the same conditions. Increased values were detected for peroxidase activity in the leaves of plants cultivated for 14 days in the presence of the isolate of Trichoderma and the phytopathogenic fungus R. solani. In the roots, an increase in this activity was detected in plants cultivated only in the presence of the isolate of Trichoderma. The presence of the isolate of Trichoderma and the phytopathogenic fungi altered the expression pattern of the genes CHT1, GLU, POD6, and LOX1 that code for defense proteins, particularly after 14 and 21 days of growth. Furthermore, the presence of these fungi altered the protein expression pattern in the roots and leaves of bean plants. Of the differentially expressed spots, 80 were selected for identification by mass spectrometry using peptide mass fingerprinting. Of those identified, 29 were taken from proteomic maps of the roots and 19 from proteomic maps of the leaves. The majority of the identified proteins play a role in the defense response of the plants, e.g., glutathione S-transferase, cinnamoyl-CoA-reductase, serine-threonine kinase, chalcone isomerase, peroxiredoxin, and proteins of the PR-1 family, and in the metabolism of carbohydrates, such as subunits of Rubisco, carbonic anhydrase, and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase. These results suggest that the ALL-42 isolate of T. harzianum is capable of promoting changes in the metabolism of the plant and triggering or potentiating the defense response in the common bean plant when R. solani and F. solani are present.