Transcritômica e proteômica aplicadas à prospecção de genes candidatos envolvidos na resposta de defesa aos estresses biótico e abiótico em Arachis spp

Abstract

Muitos fatores bióticos e abióticos podem limitar a produtividade e a qualidade dos grãos de amendoim, especialmente considerando que essa cultura é amplamente cultivada nos trópicos semiáridos e por agricultores com poucos recursos. Tanto a seca quanto os nematoides das galhas (Meloidogyne spp.) são problemas que afetam não apenas a cultura do amendoim, mas também outras culturas, representando uma ameaça mundial à produção agrícola e a segurança alimentar. O amendoim (Arachis hypogaea) apresenta alta suscetibilidade a diferentes estresses ambientais e ataques de patógenos. Por outro lado, seus parentes silvestres apresentam maior adaptabilidade a ambientes adversos e resistência a inúmeros fitopatógenos, mostrando-se importantes fontes de resistência alélica aos estresses bióticos e abióticos para o melhoramento genético do amendoim. Neste estudo, proteínas obtidas a partir de tecidos radiculares tanto de plantas de A. duranensis submetidas a diminuição gradual de água no solo quanto de plantas de A. stenosperma inoculadas com nematoide das galhas, foram analisadas, assim como sua abundância diferencial em relação aos perfis de expressão de seus transcritos correspondentes obtidos por RNA-Seq e RT-qPCR. Utilizando a abordagem 2-DE, um total de 31 proteínas diferencialmente abundantes (DAPs) foram identificadas em raízes de A. duranensis e 21 em raízes de A. stenosperma. Além disso, 222 DAPs também foram identificadas pela análise 2D-NanoUPLC-MSE em raízes de A. stenosperma. A correlação entre a abundância proteica e a expressão do mRNA correspondente (in silico e in vitro) mostrou que enquanto a dinâmica de resposta ao estresse hídrico foi preferencialmente negativamente regulada em raízes estressadas de A. duranensis, em raízes de A. stenosperma infectadas com nematoide foi positivamente regulada. Entre as proteínas aqui identificadas, endoquitinase classe II e proteína tipo MLP-34, ambas responsivas à seca e a última responsiva ao ataque do nematoide, foram selecionadas para avaliação quanto ao efeito de sua superexpressão em resposta a esses estresses. A superexpressão dos genes de AdCht2 e AdsMLP34 conferiu redução na infecção ocasionada pelos nematoides. No entanto, a superexpressão do gene de AdCht2, único gene avaliado sob seca, não atribuiu tolerância a esse estresse. Além disso, este estudo demonstra a utilidade de estudos proteômicos e sua correlação com dados de transcrição, na identificação de genes e reguladores envolvidos na resposta de defesa ao estresse biótico e abiótico em espécies com relativamente poucos recursos genômicos como o Arachis. As proteínas identificadas são potencialmente úteis para o melhoramento genético do amendoim cultivado visando a tolerância à seca e a resistência ao ataque de patógenos.