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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2023.tde-11092023-155927
Document
Author
Full name
Michael Willian Rocha de Souza
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2023
Supervisor
Committee
Mourao Filho, Francisco de Assis Alves (President)
Astúa, Juliana de Freitas
Buckeridge, Marcos Silveira
Title in Portuguese
Desafio de plantas transgênicas de laranja Hamlin (Citrus sinensis L. Osbeck) superexpressando os genes CDR-1 ou PDF2.2 ou GLT1 à infecção com Xanthomonas citri subsp. citri ou Candidatus Liberibacter asiaticus
Keywords in Portuguese
Biotecnologia
Citricultura
Doenças bacterianas
Transformação genética
Abstract in Portuguese
A citricultura está sujeita a distintos desafios, em especial, à ameaça de diversas doenças de alto impacto destrutivo, a exemplo do cancro cítrico (Xanthomonas citri subsp. citri) (Xcc) e do Greening ou Huanglongbing (HLB) (Candidatus Liberibacter spp.) (CLas). A engenharia genética de plantas cítricas é uma abordagem atraente na busca de materiais superiores, pois pode resultar em um rápido desenvolvimento de cultivares resistentes a doenças. Dessa forma, plantas de laranja 'Hamlin' (Citrus sinensis L. Osbeck) previamente transformadas para a superexpressão do gene CDR-1 (constitutive disease resistance protein 1) ou PDF2.2 (pathogenesis-related proteins 12) ou GLT1 (plastidic glucose transporter 1), foram avaliadas para potenciais efeitos de resistência ao cancro cítrico ou ao HLB. Dezessete eventos CDR-1 foram multiplicados a partir de borbulhas de plantas matrizes em porta-enxertos de limão 'Cravo' (C. limonia Osbeck) e inoculados por aspersão com uma suspensão de Xcc. Nenhum evento transgênico apresentou reduções na incidência e severidade dos sintomas de cancro cítrico em comparação com as plantas não transgênicas (WT1), 35 dias após a inoculação. Entretanto, no primeiro bioensaio, a incidência e a severidade da doença foram maiores em alguns eventos superexpressando o gene CDR-1. Supõe-se que a resposta de hipersensibilidade (HR) que envolve uma necrose rápida de células infectadas e a formação de lesões pode ter sido potencializada pela superexpressão deste gene, e ter contribuído para a colonização de Xcc. Embora nenhum dos eventos CDR-1 ou PDF2.2 tenham apresentado menor incidência ou severidade quando comparados com as plantas não transgênicas, é possível que as menores populações bacterianas, número e área média de lesões, além de maiores teores de H2O2 e clorofila em alguns materiais possam auxiliar no manejo da doença em áreas de exclusão ou erradicação. Em outro experimento, dez eventos superexpressando o gene GLT1 foram inoculados com borbulhas infectadas com CLas, bactéria associada ao HLB. A infecção com CLas acarretou na elevação das concentrações de glicose, frutose e de amido em plantas não transgênicas (WT). Embora nenhum dos eventos GLT1 apresente características de resistência ao HLB quando comparados com as plantas WT, é possível que os menores valores de Cycle threshold (CT) e populações bacterianas, associados também a menores concentrações de açúcares solúveis, bons parâmetros para trocas gasosas e macro e micronutrientes em alguns eventos, possam contribuir para um melhor desenvolvimento das plantas infectadas.
Title in English
Evaluation of transgenic sweet orange (Citrus sinensis L. Osbeck) overexpressing the CDR-1, PDF2.2, or GLT1 gene for resistance to Xanthomonas citri subsp. citri or Candidatus Liberibacter asiaticus
Keywords in English
Bacterial diseases
Biotechnology
Citrus growing
Genetic transformation
Abstract in English
Citriculture is subject to different challenges, in particular, the threat of various diseases with a highly destructive impact, such as citrus canker (Xanthomonas citri subsp. citri) (Xcc) and Greening or Huanglongbing (HLB) (Candidatus Liberibacter spp.) (CLas). Genetic engineering of citrus plants is an attractive approach in the search for superior materials, as it can result in the rapid development of disease-resistant cultivars. Thus, plants of 'Hamlin' orange (Citrus sinensis L. Osbeck) previously transformed for overexpression of the gene CDR-1 (constitutive disease resistance protein 1) or PDF2.2 (pathogenesis-related proteins 12) or GLT1 (plastidic glucose transporter 1), were evaluated for potential effects of resistance to citrus canker or HLB. Seventeen CDR-1 events were multiplied from buds of parent plants on 'Rangpur' lemon rootstocks (C. limonia Osbeck) and inoculated by spraying with an Xcc suspension. No transgenic event showed reductions in the incidence and severity of citrus canker symptoms compared to non-transgenic plants (WT1) 35 days after inoculation. However, in the first bioassay, the incidence and severity of the disease were higher in some events overexpressing the CDR-1 gene. It is hypothesized that the hypersensitivity response (HR), which involves rapid necrosis of infected cells and the formation of lesions, may have been potentiated by the overexpression of this gene, and have contributed to the colonization of Xcc. Although none of the CDR-1 or PDF2.2 events showed lower incidence or severity when compared to non-transgenic plants, it is possible that lower bacterial populations, average number and area of lesions, in addition to higher H2O2 and chlorophyll contents in some materials can help in the management of the disease in areas of exclusion or eradication. In another experiment, ten events overexpressing the GLT1 gene were inoculated with buds infected with CLas, bacteria associated with HLB. Infection with CLas led to increased concentrations of glucose, fructose, and starch in non-transgenic (WT) plants. Although none of the GLT1 events show characteristics of resistance to HLB when compared to WT plants, it is possible that the lower Cycle threshold (CT) values and bacterial populations, also associated with lower concentrations of soluble sugars, are good parameters for gas exchange and macro and micronutrients in some events, may contribute to better development of infected plants.
 
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Release Date
2025-07-04
Publishing Date
2023-09-12
 
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