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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2024.tde-10052024-162901
Documento
Autor
Nome completo
Samuel de Paula
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2024
Orientador
Banca examinadora
Pascholati, Sergio Florentino (Presidente)
Rezende, Dalilla Carvalho
Souza, Victor Hugo Moura de
Título em inglês
Functional characterization of Magnaporthe oryzae (anamorph. Pyricularia oryzae) effector during infection
Palavras-chave em inglês
Magnaporte oryzae
Bas83 effector
Protein domain
Rice blast
Resumo em inglês
The filamentous ascomycete fungus Magnaporthe oryzae (syn. Pyricularia oryzae) represents a critical challenge to global food security due to its role in causing devastating blast diseases in rice. These diseases account for yield losses estimated at 1030% of total global rice production. M. oryzae utilizes a sophisticated arsenal of effectors to circumvent the innate immune defenses of the host and successfully invade plant cells. These effectors are specialized proteins that interact with the host's cellular mechanisms, manipulating them to facilitate infection and proliferation of the pathogen. The primary objective of this study was to provide a comprehensive review on M. oryzae and to augment the characterization of the M. oryzae effector Bas83 and to assess its impact on the symptomatology of rice blast disease. In order to elucidate the role of the Bas83 effector in the infection dynamics and progression of the blast fungus, the research utilized the M. oryzae Guy11 wild-type (WT) strain. This study employed a dual approach in genetic manipulation, incorporating both overexpression and RNA interference (RNAi)-mediated gene silencing techniques. These methodologies were strategically chosen to provide a comprehensive understanding of Bas83's functional roles within the infection process, offering insights into how its modulation affects disease manifestation in rice. Additionally, the study investigated the role of specific protein domains in Bas83 in dictating the effector's localization and secretion dynamics within host cells. This was achieved through a targeted protein domain deletion approach, allowing for a detailed assessment of how particular domains influence the spatial distribution and functional activity of Bas83 in the host-pathogen interaction process. This study failed to produce Bas83:mRFP overexpression strains but successfully generated three strains with notable Bas83 silencing (68%, 69%, and 79%). These strains showed a direct impact on infection stages compared to the Guy11 WT. In planta assays indicated that RNAiBas83 strains had lower disease scores (2-3) versus the Guy11 WT (4-5), confirming Bas83's significant influence on blast disease development. Also, the findings show that domain deletions in the Bas83 protein markedly alter its localization and secretion into the biotrophic interfacial complex (BIC) of M. oryzae. While the intact Bas83 protein tagged with mRFP accumulates into the outlayers of BICs, the deletions of the secretion signal (SS) and amino acid sequences 22-61, 62-120, and 121-173 blocked their secretion into BICs, leading to their accumulation into fungal invasive hyphae. In conclusion, the silencing of Bas83 significantly impacts the infection stages of M. oryzae and the progression of blast disease. Additionally, the deletion of putative protein domains in Bas83 influences the effector's localization and secretion through the BICs.
Título em português
Caracterização funcional de efetor de Magnaporthe oryzae (anamorfo: Pyricularia oryzae) durante a infecção
Palavras-chave em português
Magnaporthe oryzae
Brusone do arroz
Efetor Bas83
Proteína
Resumo em português
O fungo ascomiceto filamentoso Magnaporthe oryzae (sin. Pyricularia oryzae), agente causal da brusone do arroz, representa um desafio crítico à segurança alimentar, por se tratar de um patógeno com grandes desafios de manejo. Essa doença é responsável por perdas de produção estimadas entre 1030% do total da produção mundial de arroz. M. oryzae utiliza um arsenal sofisticado de efetores para contornar os mecanismos de defesa do hospedeiro e invadir com sucesso as células de arroz. Esses efetores são proteínas especializadas que interagem com os mecanismos celulares do hospedeiro, manipulando-os para facilitar a infecção, colonização e reprodução do patógeno. O objetivo principal deste estudo foi fornecer uma revisão abrangente sobre efetores de M. oryzae e ampliar a caracterização do efetor Bas83, avaliando seu impacto na sintomatologia da brusone em arroz. Para elucidar o papel do efetor Bas83 na dinâmica de infecção e progresso da doença, a pesquisa utilizou a cepa tipo selvagem (WT) M. oryzae Guy11. Este estudo empregou uma abordagem dupla em manipulação genética, incorporando técnicas de superexpressão e silenciamento gênico mediado por RNA de interferência (RNAi). Essas metodologias foram escolhidas estrategicamente para proporcionar um entendimento abrangente dos papéis funcionais do Bas83 no processo de infecção, oferecendo insights sobre como sua modulação afeta a manifestação da doença no arroz. Além disso, o estudo investigou o papel de domínios proteicos específicos no Bas83 em ditar a localização e a dinâmica de secreção do efetor dentro das células hospedeiras. Isso foi alcançado através de uma abordagem de deleção de domínio proteico direcionado, permitindo uma avaliação detalhada de como domínios específicos influenciam a distribuição espacial e a atividade funcional do Bas83 no processo de interação hospedeiro-patógeno. Este estudo não conseguiu produzir cepas de superexpressão Bas83:mRFP, mas gerou com sucesso três cepas com silenciamento notável de BAS83 (68%, 69% e 79%). Essas cepas mostraram um impacto direto nos estágios de infecção em comparação com a Guy11 WT. Ensaios in planta indicaram que as cepas RNAiBas83 apresentaram menores intensidades de doença (2-3) em comparação com a Guy11 WT (4-5), confirmando a influência significativa do efetor Bas83 no desenvolvimento da brusone. Além disso, os resultados mostram que deleções de domínios na proteína Bas83 alteram de forma marcante sua localização e secreção no complexo interfacial de biotrofia (BIC) de M. oryzae. Enquanto o domínio intacto da proteína Bas83 marcado com mRFP acumula-se na região do BIC, deleções como o sinal de secreção (SS) e sequências de aminoácidos 22-61, 62-120 e 121-173 bloquearam a secreção no BIC, levando ao acúmulo da hifa invasiva. Portanto, o silenciamento do Bas83 afeta significativamente os estágios de infecção de M. oryzae e o progresso da doença. Além disso, a deleção de domínios proteicos específicos no Bas83 influencia a localização e secreção do efetor através dos BICs.
 
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Data de Liberação
2026-02-28
Data de Publicação
2024-05-14
 
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