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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2022.tde-13022023-101833
Documento
Autor
Nome completo
Bruna Garbatti Factor
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2023
Orientador
Banca examinadora
Figueira, Antonio Vargas de Oliveira (Presidente)
Andrade, Eduardo Chumbinho de
Fuentes, Andrea Soares da Costa
Verdi, Maria Carolina Quecine
Título em português
Silenciamento gênico de Diatraea saccharalis utilizando a técnica de RNA de interferência (RNAi)
Palavras-chave em português
Bactérias
Insetos-praga
RNA de interferência
Silenciamento pós-transcricional
Resumo em português
O uso da técnica de RNAi vem sendo apontado como uma estratégia inovadora que pode ser integrada no manejo de importantes pragas agrícolas. Diatreaea saccharalis é considerada uma das principais pragas da cana-de-açúcar. Os danos econômicos gerados à cultura são bastante consideráveis. A cada safra, R$ 5 bilhões são perdidos no Brasil em decorrência do ataque desta praga. A junção destes fatores implica, portanto, numa demanda por outros métodos de controle. O silenciamento gênico por RNAi surge como potencial de uso para o controle de D. saccharalis. Logo, o objetivo do trabalho foi avaliar o transcriptoma de D. saccharalis e identificar os relacionados a maquinaria de RNAi nesta espécie, bem como potenciais genes alvos para silenciamento gênico. Além disso, avaliar o silenciamento de genes de D. saccharalis, utilizando o método de entrega de dsRNA via bactéria E. coli HT115 (DE3), disponibilizada em dieta artificial. Ainda, buscou-se realizar a identificação, caracterização e knockdown do gene relacionado a uma proteína de degradação de dsRNA em insetos, principalmente lepidópteros, a REase de D. saccharalis, objetivando maior acúmulo de dsRNA e melhor eficiência RNAi no inseto. Também, estudou-se a criação de um método de entrega de dsRNA para lagartas de D. saccharalis, via bactérias endofíticas Pantoea agglomerans 33.1. Para isto, foi necessário realizar primeiramente o knockout do gene rnc do microrganismo, e posterior transformação para expressão de dsRNA. No geral, foram encontrados contigs homólogos de todos os componentes da rota de RNAi. Além disso, genes envolvidos em rotas de hormônios, resistência a inseticidas e ao trato digestório do inseto foram identificados como candidatos ao silenciamento gênico via RNAi. A partir da avaliação dos parâmetros biológicos (duração da fase larval, mortalidade larval e peso de pupas), pudemos demonstrar com a entrega de dsRNA contra genes alvos específicos do inseto, expressos em bactérias E. coli HT115 (DE3), a ausência de evidências de efeitos de silenciamento gênico, presumindo-se que, tal como ocorre na maioria dos insetos da ordem Lepidoptera, D. saccharalis apresenta recalcitrância aos mecanismos de RNAi. Além disso, a identificação e o knockdown do gene Ds_up56, que codifica REase em D. saccharalis, reduziu em 3,5 vezes o acúmulo de transcritos de CHI demonstrando a contribuição deste gene para a degradação de transcritos do gene alvo e aumentando a eficiência RNAi, justificando a recalcitrância de D. saccharalis ao RNAi. Por fim, com o knockout do gene rnc de P. agglomerans 33.1 e com a transformação deste microrganismo com vetor de silenciamento pdag para expressar dsRNA contra um gene específico de D. saccharalis, demostramos a ocorrência de acúmulo de dsRNA no hospedeiro bacteriano, propondo a utilização de P. agglomerans 33.1Δrnc como vetor de entrega RNAi para o controle de insetos-praga, demonstrando ser uma alternativa potencial para a proteção de culturas agronômicas relevantes.
Título em inglês
Gene silencing of Diatraea saccharalis using an RNA interference (RNAi) technique
Palavras-chave em inglês
Bacteria
Insect pests
Post-transcriptional silencing
RNA interference
Resumo em inglês
The RNAi technique is an innovative strategy that can be integrated into managing critical agricultural pests. Diatraea saccharalis is considered one of the main pests of sugarcane. The economic damage to the culture is quite considerable, generating R$ 5 billion of losses occur in Brazil due to the attack of this pest each season. Combining these factors implies, therefore, a demand for other control methods. Gene silencing by RNAi is a potential use for the control of D. saccharalis. Therefore, this work aimed to evaluate the transcriptome of D. saccharalisand identify the RNAi machinery related in this species, as well as potential target genes for gene silencing. In addition, to evaluate the silencing of D. saccharalis genes, the method of dsRNA delivery via the bacterium E. coli HT115 (DE3) was provided in an artificial diet. Furthermore, we looked to identify, characterize, and knockdown the gene related to a dsRNA degradation protein in insects, mainly lepidopterans, the REase of D. saccharalis, aiming at a more significant accumulation of dsRNA and better RNAi efficiency in the insect. Also, the creation of a dsRNA delivery method for D. saccharalis creation of a dsRNA delivery method for D. saccharalis larvae via endophytic bacteria Pantoea agglomerans 33.1 was studied. For this, it was necessary first to perform the knockout of the rnc gene of the microorganism and subsequent transformation for expression of dsRNA. Overall, homologous contigs of all components of the RNAi pathway were found. In addition, genes involved in hormone pathways, insecticide resistance, and insect digestive tract were identified as candidates for gene silencing via RNAi. From the evaluation of biological parameters (duration of the larval stage, larval mortality, and pupae weight), we were able to demonstrate, with the delivery of dsRNA against specific target genes of the insect, expressed in E. coli HT115 (DE3) bacteria, the absence of evidence of gene silencing effects. Assuming that, as in most insects of the order Lepidoptera, D. saccharalis shows recalcitrance to RNAi mechanisms. In addition, the identification and knockdown of the Ds_up56 gene, which encodes REase in D. saccharalis, reduced the accumulation of CHI transcripts by 3.5 times, demonstrating the contribution of this gene to the degradation of transcripts of the target gene and increasing RNAi efficiency and justifying the recalcitrance of D. saccharalis to RNAi. Finally, with the knockout of the rnc gene of P. agglomerans 33.1 and the transformation of this microorganism with a pdag silencing vector to express dsRNA against a specific gene of D. saccharalis, it was demonstrated that the occurrence of dsRNA accumulation in the bacterial host, proposing the use of P. agglomerans 33.1Δrnc as an RNAi delivery vector for insect pest control, proving to be a potential alternative for protection of relevant crops.
 
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Data de Publicação
2023-02-13
 
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