Resumos
O gene Sw-5 do tomateiro confere resistência a várias espécies de tospovírus e codifica uma proteína contendo domínios de ligação a nucleotídeos e repetições ricas em leucina. Tomateiros com Sw-5 exibem reações necróticas nas folhas inoculadas com tospovírus. Estas reações e a estrutura da proteína Sw-5 indicam que a resistência ocorre por meio do reconhecimento do patógeno e desencadeamento da resposta de hipersensibilidade. A capacidade de Sw-5 de conferir resistência a tospovírus em tabaco selvagem (Nicotiana benthamiana Domin.) foi avaliada em plantas transgênicas. Uma construção com a seqüência aberta de leitura de Sw-5 e sua região 3’ não-traduzida sob controle do promotor 35S do CaMV foi utilizada para transformação de N. benthamiana via Agrobacterium tumefaciens. Plantas de progênies R1 foram inoculadas com um isolado de tospovírus e avaliadas quanto à ocorrência de reação de hipersensibilidade e resistência à infecção sistêmica. Em uma progênie com segregação 3:1 (resistente:suscetível), foi selecionada uma planta homozigota e sua progênie avaliada quanto ao espectro da resistência a tospovírus. Plantas com o transgene exibiram resposta de hipersensibilidade 48 h após a inoculação, sendo resistentes à infecção sistêmica. O fenótipo da resistência foi dependente do isolado viral e um isolado de Tomato chlorotic spot virus (TCSV) causou necrose sistêmica em todas as plantas inoculadas, enquanto que isolados de Groundnut ringspot virus (GRSV) e um isolado relacionado a Chrysanthemum stem necrosis virus (CSNV) ficaram restritos ao sítio de infecção. Comparações do espectro da resistência obtido neste trabalho com aquele observado em outros membros da família Solanaceae indicam que as vias de transdução de sinais e as respostas de defesa ativadas por Sw-5 são conservadas dentro desta família e polimorfismos genéticos nas vias de transdução de sinais ou em componentes das respostas de defesa podem resultar em diferentes níveis de resistência.
resistência a vírus; expressão heteróloga; transdução de sinais
The tomato gene Sw-5 confers resistance against tospovirus species and codes for a nucleotide binding site and leucine rich protein. Tomatoes with the Sw-5 gene develop a necrotic reaction when mechanically inoculated with tospoviruses. The necrotic lesions on inoculated leaves of the resistant plants and the structure of the protein codified by Sw-5 suggests that the resistance depends on recognition of the pathogen and activation of hypersensitive response (HR). The capacity of the Sw-5 to confer resistance in wild tobacco (Nicotiana benthamiana) was evaluated in transgenic plants transformed by Agrobacterium tumefaciens. The Sw-5 ORF and its own 3' UTR region were placed under 35S promoter control. Plants of R1 progenies were inoculated with tospovirus and evaluated for local and systemic symptoms. In one progeny with 3:1 (resistant:susceptible) segregation ratio a homozygous plant was selected and the resistance spectrum of its progeny was evaluated. Transgenic plants showed hypersensitive response 48 h after inoculations and were resistant to tospovirus infection. The resistance was isolate-specific and a Tomato chlorotic spot virus (TCSV) isolate caused systemic necrosis in the transformed plants, while Groundnut ringspot virus (GRSV) isolates and one Chrysanthemum stem necrosis virus (CSNV) related isolate was restricted to the inoculation site. Comparisons of the resistance spectrum with that observed in other members of the Solanaceae suggest that the signal transduction pathways and resistance responses triggered by Sw-5 are conserved in Solanaceae, and the genetic polymorphism in the signal transduction pathways or defense response components may result in different resistance levels.
virus resistance; heterologous expression; signal transduction
ARTIGOS ARTICLES
Hipersensibilidade e necrose sistêmica em Nicotiana benthamiana transformada com o gene de resistência Sw-5 de tomateiro
Hypersensitive response and systemic necrosis in Nicotiana benthamiana transformed with the Sw-5 resistance gene from tomato
Douglas LauI; Julio Cezar F. de OliveiraII; Elene Y. LauI; Sérgio H. BrommonschenkelI
IDepartamento de Fitopatologia/Bioagro, Universidade Federal de Viçosa, CEP 36571-000, Viçosa, MG; e-mail: shbromo@ufv.br
IIDepartamento de Tecnologia, Universidade Estadual Paulista, CEP 14884-900, Jaboticabal, SP
RESUMO
O gene Sw-5 do tomateiro confere resistência a várias espécies de tospovírus e codifica uma proteína contendo domínios de ligação a nucleotídeos e repetições ricas em leucina. Tomateiros com Sw-5 exibem reações necróticas nas folhas inoculadas com tospovírus. Estas reações e a estrutura da proteína Sw-5 indicam que a resistência ocorre por meio do reconhecimento do patógeno e desencadeamento da resposta de hipersensibilidade. A capacidade de Sw-5 de conferir resistência a tospovírus em tabaco selvagem (Nicotiana benthamiana Domin.) foi avaliada em plantas transgênicas. Uma construção com a seqüência aberta de leitura de Sw-5 e sua região 3 não-traduzida sob controle do promotor 35S do CaMV foi utilizada para transformação de N. benthamiana via Agrobacterium tumefaciens. Plantas de progênies R1 foram inoculadas com um isolado de tospovírus e avaliadas quanto à ocorrência de reação de hipersensibilidade e resistência à infecção sistêmica. Em uma progênie com segregação 3:1 (resistente:suscetível), foi selecionada uma planta homozigota e sua progênie avaliada quanto ao espectro da resistência a tospovírus. Plantas com o transgene exibiram resposta de hipersensibilidade 48 h após a inoculação, sendo resistentes à infecção sistêmica. O fenótipo da resistência foi dependente do isolado viral e um isolado de Tomato chlorotic spot virus (TCSV) causou necrose sistêmica em todas as plantas inoculadas, enquanto que isolados de Groundnut ringspot virus (GRSV) e um isolado relacionado a Chrysanthemum stem necrosis virus (CSNV) ficaram restritos ao sítio de infecção. Comparações do espectro da resistência obtido neste trabalho com aquele observado em outros membros da família Solanaceae indicam que as vias de transdução de sinais e as respostas de defesa ativadas por Sw-5 são conservadas dentro desta família e polimorfismos genéticos nas vias de transdução de sinais ou em componentes das respostas de defesa podem resultar em diferentes níveis de resistência.
Palavras-chave adicionais: resistência a vírus, expressão heteróloga, transdução de sinais.
ABSTRACT
The tomato gene Sw-5 confers resistance against tospovirus species and codes for a nucleotide binding site and leucine rich protein. Tomatoes with the Sw-5 gene develop a necrotic reaction when mechanically inoculated with tospoviruses. The necrotic lesions on inoculated leaves of the resistant plants and the structure of the protein codified by Sw-5 suggests that the resistance depends on recognition of the pathogen and activation of hypersensitive response (HR). The capacity of the Sw-5 to confer resistance in wild tobacco (Nicotiana benthamiana) was evaluated in transgenic plants transformed by Agrobacterium tumefaciens. The Sw-5 ORF and its own 3' UTR region were placed under 35S promoter control. Plants of R1 progenies were inoculated with tospovirus and evaluated for local and systemic symptoms. In one progeny with 3:1 (resistant:susceptible) segregation ratio a homozygous plant was selected and the resistance spectrum of its progeny was evaluated. Transgenic plants showed hypersensitive response 48 h after inoculations and were resistant to tospovirus infection. The resistance was isolate-specific and a Tomato chlorotic spot virus (TCSV) isolate caused systemic necrosis in the transformed plants, while Groundnut ringspot virus (GRSV) isolates and one Chrysanthemum stem necrosis virus (CSNV) related isolate was restricted to the inoculation site. Comparisons of the resistance spectrum with that observed in other members of the Solanaceae suggest that the signal transduction pathways and resistance responses triggered by Sw-5 are conserved in Solanaceae, and the genetic polymorphism in the signal transduction pathways or defense response components may result in different resistance levels.
Additional keywords: virus resistance, heterologous expression, signal transduction.
INTRODUÇÃO
Espécies do gênero Tospovirus (família Bunyaviridae) têm sido descritas como agentes causais de doenças em uma ampla gama de hospedeiros em regiões tropicais, subtropicais e de clima temperado (German et al., 1992). Entre as espécies de tospovírus descritas, Tomato spotted wilt virus (TSWV), Tomato chlorotic spot virus (TCSV), Groundnut ringspot virus (GRSV) e Chrysanthemum stem necrosis virus (CSNV) são capazes de infectar tomateiro (Lycopersicon esculentum L.) e outras solanáceas causando a doença conhecida como "vira-cabeça" (Kurozawa & Pavan, 1997; Bezerra et al., 1999; Lima et al., 2002).
O gene Sw-5 é originário do tomateiro selvagem Lycopersicon peruvianum (L.) Millere confere resistência a várias espécies de tospovírus. Originalmente, a resistência mediada por Sw-5 foi considerada dominante com penetrância incompleta (Stevens et al., 1992; Boiteux & Giordano, 1993). Fenotipicamente, a resistência se manifesta pela ausência de sintomas, ou pelo aparecimento de lesões necróticas nas folhas inoculadas (Stevens et al., 1992). Estudos envolvendo enxertia sugerem que Sw-5 atua contendo o vírus no sítio de infecção (Lau, 2001).
A proteína codificada por Sw-5 possui 1246 aminoácidos e caracteriza-se pela presença de domínios de ligação a nucleotídeos (nucleotide binding site, NBS) e repetições ricas em leucina (leucine rich repeats, LRR) (Brommonschenkel et al., 2000). Estas características estruturais são típicas de proteínas envolvidas na resposta de resistência a fitopatógenos (Martin et al., 2003; Belkhadir et al., 2004). A proteína Sw-5 faz parte de uma classe que inclui, entre outras, as proteínas Mi (Milligan et al., 1998), I2C (Ori et al., 1997), RPM1 (Grant et al., 1995), Prf (Salmeron et al., 1996) e Rx (Bendahmane et al., 1999), que conferem resistência a nematóides, fungos, bactérias e vírus, respectivamente.
Modelos propõem que as proteínas codificadas pelos genes R podem atuar como receptores diretos ou indiretos de proteínas codificadas pelos patógenos ou ainda, como sensores detectando alterações celulares provocadas por proteínas do patógeno (Nimchuk et al., 2003; Belkhadir et al., 2004). Em consequência deste reconhecimento, a ativação de vias de transdução de sinais relacionadas a diversos mecanismos de defesa levam à restrição do patógeno no sítio de infecção (Baker et al., 1997; Somssich & Hahlbroch, 1998). As estratégias de defesa de plantas a patógenos incluem o aumento intracelular da concentração de espécies reativas de oxigênio, a lignificação e o fortalecimento de paredes celulares, a produção de substâncias antimicrobianas como as fitoalexinas e a indução da expressão de proteínas relacionadas à patogênese (proteínas PR), bem como de moléculas sinalizadoras, como o ácido salicílico, responsáveis pela ativação de respostas de defesa em células adjacentes (Localized Acquired Resistance, LAR) e tecidos mais distantes do sítio primário de infecção na planta (Systemic Acquired Resistance, SAR) (Hutcheson, 1998; Durrant & Dong, 2004). A resposta de resistência pode, muitas vezes, ser visualizada macroscopicamente na forma de lesões necróticas restritas ao sítio de infecção (Resposta de Hipersensibilidade, HR) (Hammond-Kosack & Jones, 1996).
O gene Sw-5 confere re sistência não apenas em espécies e cultivares de tomateiro, mas também em outras espécies da família Solanaceae como o fumo (Nicotiana tabacum L.) e a berinjela (Solanum melongena L.) (Brommonschenkel et al., 2000; Lau, 2001; Picoli, 2000), porém não é capaz de conferir resistência em alface (Lactuca sativa L.) (Karasawa, 2001; Yamazaki, 2001). Em fumo, o espectro da resistência é mais restrito em comparação com tomateiro (Lau, 2001). A funcionalidade de um gene R em sistema heterólogo é considerada evidência da conservação das vias de transdução de sinais ativadas por este gene. Ao menos em solanáceas, estas vias devem ser conservadas, conforme verificado pela funcionalidade do gene N de fumo em tomate (Whitham et al., 1996), Pto de tomate em Nicotiana benthamiana Domin. (Rommens et al., 1995) e Cf-9 de tomate em fumo e batata (Solanum tuberosum L.) (Hammond-Kosack et al., 1998). A conservação das vias de transdução de sinais pode estar restrita a plantas botanicamente relacionadas, sendo este fenômeno denominado funcionalidade taxonômica restrita (restricted taxonomic functionality, RTF) (Tai et al., 1999). Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi verificar a funcionalidade do gene Sw-5 em fumo selvagem (N. benthamiana) e comparar o espectro da resistência com o observado em outras espécies de solanáceas.
MATERIAL E MÉTODOS
Isolados virais e inoculação
Os isolados de tospovírus V1-3 (TCSV) (AF282982), Cb (GRSV) (AF251271) e AL (GRSV) (AF513219) e V2-2 utilizados neste trabalho são originários do Brasil e fazem parte da coleção do Laboratório de Genética da Interação Planta-Patógeno (BIOAGRO/UFV), sendo sua identificação baseada no sequenciamento do gene N (nucleocapsídeo). O gene N do isolado V2-2 foi apenas parcialmente sequenciado (seqüência não depositada no GenBank), sendo este isolado relacionado à espécie CSNV (79% de identidade, 450nts) (Lau, 2001).
Para fins de inoculação, o inóculo original, mantido a 80 ºC, foi previamente multiplicado em plantas de N. tabacum Havana 425. Folhas infectadas foram maceradas em tampão fosfato de potássio 0,1M, pH 7,0, contendo sulfito de sódio 0,01 M e carborundum 600 mesh. O extrato foi esfregado sobre folhas de plantas sadias de N. benthamiana com auxílio de gaze.
Após a inoculação, as plantas foram mantidas em casa de vegetação ou câmara de crescimento e avaliadas a cada dois dias por um período de 14 dias, observando-se o desenvolvimento de sintomas locais e sistêmicos.
Transformação genética de N. benthamiana
Fragmentos foliares de N. benthamiana foram transformados via Agrobacterium tumefaciens com o clone pGPP63. Este clone é constituído da estirpe desarmada LBA4404 de A. tumefaciens contendo o vetor binário pBI121, no qual o gene GUS foi substituído pela seqüência aberta de leitura (open reading frame, ORF) do gene Sw-5 (oriunda da linhagem SW99-1 de L. esculentum). Nesta construção a ORF Sw-5 está sob o controle do promotor 35S do CaMV (Cauliflower mosaic virus) e contém a sua respectiva região 3 não-traduzida (3NTR) (Figura 1) (Lima, 2001; Yamazaki, 2001).
Determinação da presença do transgene
A presença do gene Sw-5 nas plantas transformadas foi determinada via PCR, utilizando-se oligonucleotídeos específicos para a seqüência transgênica. O DNA das plantas foi extraído de acordo com protocolo de Fulton et al. (1995). A reação de PCR consistiu em 100-200 ng de DNA genômico, 10 mM Tris-HCl pH8,3, 50 mM KCl, 1,5 mM MgCl2, 0,1 mM de cada um dos desoxinucleotídeos (dATP, dTTP, dCTP e dGTP), 10 pmoles de cada um dos oligonucleotídeos 1958B (5-GGT GAA CTT CCC GGG AGA AAA TGG CTG-3) e FP12 (5-AGG ATT TGT AGT ACG TCT CAA CTT G-3), 2 a 5 unidades da enzima Taq DNA polimerase e água estéril (Milli-Q) para atingir um volume final de 25 µL. Os oligonucleotídeos 1958B e FP12 anelam na região 5 do gene Sw-5 (Figura 1), permitindo a amplificação de uma sequência de 1125 pb. Após desnaturação inicial a 94 ºC por 3 min, a amplificação constituiu-se de 40 ciclos de desnaturação por 30 segundos a 94 ºC, anelamento por 1 min a 52 ºC e extensão a 72 ºC por 2 min, com uma extensão final a 72 ºC por 5 min. O produto da reação foi visualizado sob luz ultravioleta após corrida eletroforética a 90V por 2 h em gel de agarose 1% (TAE 1X) contendo brometo de etídeo.
Análise de segregação e funcionalidade do transgene
As plantas transformadas (R0) foram inoculadas com o isolado V2-2. Aquelas que exibiram reações locais necróticas e não manifestaram sintomas sistêmicos (portanto consideradas resistentes) foram autofecundadas. As sementes oriundas da autofecundação das plantas R0 que exibiram HR foram coletadas e utilizadas nos experimentos de análise de segregação. Aproximadamente 20 plantas de cinco progênies R1 foram inoculadas com o isolado V2-2 e avaliadas quanto à ocorrência de HR nas folhas inoculadas, até seis dias após a inoculação. O ajuste das proporções de plantas resistentes: suscetíveis ao modelo genético hipotetizado foi avaliado pelo teste do qui-quadrado (c2). Plantas resistentes de uma progênie que apresentou segregação indicativa de uma única inserção foram autofecundadas e as progênies R2 foram inoculadas, visando identificar plantas R1 homozigotas. Uma planta R1 homozigota foi selecionada e o espectro da resistência avaliado em sua descendência mediante a inoculação com quatro isolados de tospovírus (V1-3, Cb, AL e V2-2).
RESULTADOS
Transformação genética de N. benthamiana e análise de segregação do transgene
Dos 20 transformantes primários (R0) aclimatados em casa-de-vegetação e inoculados com o isolado viral V2-2, três apresentaram sintomas idênticos às plantas não transformadas de N. benthamiana, consistindo em lesões cloróticas em anel no sítio de inoculação e infecção sistêmica caracterizada por clorose e necrose nas nervuras. Dezessete plantas manifestaram reações locais típicas de HR. Destas plantas, porém, 11 manifestaram sintomas sistêmicos até a época do florescimento. Estes sintomas foram de natureza necrótica, diferindo dos sintomas observados em plantas não transformadas.
Cinco progênies R1, geradas a partir da autofecundação de plantas R0 que não sofreram infecção viral sistêmica, foram avaliadas quanto à segregação da resistência. Considerando o nível de significância de 5% pelo teste de c2, as progênies oriundas de B2, B5 e B9 apresentaram padrão de segregação indicativo de uma única inserção do transgene (Tabela 1). Baseado na segregação da resistência em progênies R2 uma planta R1 homozigota (todos os descendentes resistentes) foi selecionada (B5-5) e sua progênie utilizada nos ensaios de determinação do espectro da resistência. Por meio de PCR, utilizando os oligonucleotídeos 1958B e FP12, foi amplificado um fragmento de 1125 pb correspondente à região 5 do gene Sw-5, confirmando a presença do transgene em B5-5 (Figura 2).
Análise do espectro da resistência
A progênie da planta homozigota B5-5 foi inoculada com os quatro isolados de tospovírus. Das 40 plantas avaliadas (dez para cada isolado), todas exibiram sintomas locais necróticos dois dias após a inoculação (Figura 3B, Tabela 2). As lesões induzidas pelo isolado V1-3 apresentaram um aspecto distinto das demais, não sendo tão evidentes e alternando regiões necróticas com áreas cloróticas. Nas plantas não transformadas, os sintomas locais típicos da infecção viral só foram observados sete dias após a inoculação. Estes foram de natureza clorótica, muitas vezes na forma de anéis concêntricos (Figura 3A). Dez dias após a inoculação, todas as plantas não transformadas exibiam sintomas sistêmicos típicos de infecção por tospovírus: clorose no limbo e nervuras, leve necrose em alguns pontos da haste e deformação foliar (Figura 3D). Nas plantas transformadas houve diferenças quanto à capacidade de restrição da infecção sistêmica dos diferentes isolados. Plantas inoculadas com os isolados V2-2, AL e Cb apresentaram apenas sintomas locais, enquanto todas as plantas inoculadas com o isolado V1-3 apresentaram sintomas sistêmicos (Figura 3C, Tabela 2), de natureza necrótica e, portanto, diferentes daqueles observados em plantas não transformadas.
DISCUSSÃO
O gene Sw-5 do tomateiro foi funcional em N. benthamiana. Esta funcionalidade foi evidenciada por dois aspectos que diferenciam as plantas transformadas das não transformadas: presença de lesões locais necróticas nas folhas inoculadas e capacidade de contenção do vírus no sítio primário de infecção. Lesões necróticas no sítio de infecção, visualizadas pouco tempo após a inoculação, caracterizam a resposta de hipersensibilidade, um fenômeno que envolve o reconhecimento de elicitores do patógeno e a ativação de vias de transdução de sinais que conduzem às respostas de defesa da planta (Staskawicz et al., 1995; Nimchuk et al., 2003).
A funcionalidade da construção pGPP63 em N. benthamiana, em acordo com resultados obtidos em fumo (Yamazaki, 2001), demonstra que a ORF do gene Sw-5 utilizada na transformação contém toda a informação necessária à codificação de uma proteína capaz de ativar o processo de defesa. Assim, as seqüências de DNA adjacentes à ORF presentes no clone cosmídeo TC134-8 (inserto de aproximadamente 20 Kb), utilizado anteriormente na transformação de plantas de tomate, fumo e berinjela (Brommonschenkel et al., 2000; Picoli, 2000), não são requeridas para o desencadeamento da resposta de hipersensibilidade e resistência a tospovírus.
A funcionalidade de Sw-5 em N. benthamiana indica que as vias de sinalização e os mecanismos de defesa ativados pela proteína de resistência estão presentes nesta planta. Além do tomateiro, planta da qual o gene foi clonado, esta é a terceira espécie na qual se demonstra a conservação das vias de defesa ativadas por Sw-5. As outras duas espécies nas quais Sw-5 foi funcional, N. tabacum e berinjela (Lau, 2001; Spassova et al., 2001; Picoli, 2000), também pertencem à família Solanaceae. Esta conservação pode ser restrita a esta família, uma vez que plantas de alface (família Asteraceae) transformadas com este gene são suscetíveis a tospovírus (Karasawa, 2001; Yamazaki, 2001). A conservação das vias de defesa dentro da família Solanaceae está bem demonstrada para outros genes de resistência, os quais foram transferidos para outras espécies por meio de transformação estável: gene N de fumo para tomate (Whitham et al., 1996), Pto de tomate para N. benthamiana e N. tabacum (Rommens et al., 1995; Thilmony et al., 1995), Cf-9 de tomate para fumo e batata (Hammond-Kosack et al., 1998) e Bs2 de pimentão para tomate (Tai et al., 1999). Técnicas de expressão transiente demonstraram que os genes Bs2 de pimentão e Cf-4 e Cf-9 de tomateiro são capazes de induzir resposta de hipersensibilidade em diversas solanáceas (Tai et al., 1999; Van der Hoorn et al., 2000).
A conservação dos componentes das vias de defesa ativadas por um gene de resistência permite supor que existam homólogos deste gene em diferentes espécies de plantas, mesmo que por meio de modificações ao longo da evolução estes tenham adquirido outras especificidades e sejam incapazes de ativar o processo de defesa para um mesmo patógeno. A presença de homólogos dentro da família Solanaceae (tomateiro, fumo, batata e berinjela) foi demonstrada para o gene Bs2 (da mesma classe que Sw-5), originário da pimenta (Capsicum chacoense Hunz.) e capaz de desencadear HR nestas espécies (Tai et al., 1999). A presença de homólogos de Sw-5 foi demonstrada em Capsicum spp. (Jahn et al., 2000), no entanto, estes não conferem resistência a tospovírus.
A análise da evolução de genes de resistência dentro da família Solanaceae mostra que a especificidade de reconhecimento do patógeno pode estar evoluindo rapidamente, enquanto mantém-se conservada a capacidade de desencadear as respostas de defesa. Esta hipótese é baseada na observação de que genes homólogos, ocupando a mesma posição no genoma, podem conferir resistência a patógenos diferentes (Grube et al., 2000). Em diferentes espécies de tomateiro, genes homólogos podem ser amplificados por meio de PCR com oligonucleotídeos baseados na sequência de Sw-5 (Lima, 2001). Utilizando-se oligonucleotídeos que pareiam na região 5 de Sw-5, observa-se a amplificação de fragmentos de tamanho esperado em N. tabacum, N. benthamiana, berinjela e batata (dados não mostrados).
A comparação entre o espectro da resistência conferida por Sw-5 em N. benthamiana com o observado em tomate, berinjela e N. tabacum indica haver uma equivalência nestes sistemas. O isolado V1-3, causador de necrose sistêmica em N. benthamiana, induz necrose sistêmica em tomateiro heterozigoto para o gene Sw-5 e também causa infecção sistêmica em fumo transgênico (Lau, 2001). Além disso, as lesões observadas nas folhas inoculadas com V1-3, que se distinguem da HR bem definida observada para os outros isolados, podem ser comparadas às lesões necróticas com anéis concêntricos observadas em berinjela (Lima et al., 2000). Assim, em sistemas heterólogos parece haver um deslocamento da resistência para níveis mais baixos, em que a tendência de um isolado em causar infecção sistêmica em plantas com Sw-5 torna-se mais pronunciada. Um dos fatores que pode afetar a resistência pode ser o nível de expressão do transgene, em que contribuem a posição de inserção deste no genoma e os elementos cis-regulatórios. O aumento da resistência verificado em uma progênie de fumo com duas inserções de Sw-5 sob controle do promotor 35S reforça a hipótese da relação entre nível de expressão e resistência (Yamazaki, 2001). Ainda quanto ao hospedeiro, a menor funcionalidade da proteína em sistema heterólogo e respostas de defesa menos eficientes devem ser consideradas. Estudos realizados em fumo (Lau, 2001; Yamazaki, 2001), em que plantas transformadas foram completamente suscetíveis a determinados isolados de tospovírus, não sendo observada HR, reforçam a hipótese de que podem existir deficiências na funcionalidade da proteína Sw-5 em sistemas heterólogos. Esses resultados podem ser explicados pela menor eficácia da interação da proteína Sw-5 com os demais componentes das vias de transdução de sinais que ativam as respostas de defesa nesses sistemas. Esta hipótese é corroborada pela observação de que para alguns genes de resistência, dependendo da planta em que são expressos, diferentes quantidades da molécula elicitora são necessárias para o desencadeamento de HR. O gene Cf-9, por exemplo, é capaz de desencadear HR em Brassica napus L., mas somente se quantidades do peptídeo elicitor Avr9 muito superiores às utilizadas em tomate (de onde o gene é originário) forem infiltradas nos tecidos (Hennin et al., 2001).
Em resumo, os resultados obtidos para Nicotiana benthamiana transformada com o gene Sw-5 indicam que a ORF deste gene contém toda informação necessária para codificar uma proteína capaz de desencadear o processo de defesa a tospovírus neste sistema heterólogo. Além disso, N. benthamiana, assim como outros membros da família Solanaceae, contém os componentes das vias de transdução de sinais e elementos de resposta de defesa a tospovírus ativados pela proteína Sw-5. A comparação do espectro da resistência observado em N. benthamiana com o observado para outras solanáceas corrobora a hipótese de que polimorfismo genético nos componentes das vias de transdução de sinais pode resultar em diferentes níveis de resistência, mesmo no caso de genes de efeito principal.
Aceito para publicação em 26/01/2006
Autor para correspondência: Sérgio H. Brommonschenkel
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Datas de Publicação
-
Publicação nesta coleção
04 Set 2006 -
Data do Fascículo
Jun 2006