Xanthomonas is one of the most important phytopathogens; it severely attacks over 500 different hosts around the world. Plants have evolved various defense mechanisms aimed at preventing pathogen proliferation and controlling disease. To improve our understanding of the defense mechanisms deployed by different hosts in response to Xanthomonas attack, a broad review of the literature was conducted and forms the first chapter of this thesis. We outline our current knowledge of the molecular basis of immunity systems in different crops susceptible to Xanthomonas. Among its tropical hosts, cultivated passion fruits are very vulnerable to this pathogen, leading to severe losses in commercial orchards. The disease, known as bacterial spot, is caused by Xanthomonas axonopodis pv. passiflorae (Xap). There is no molecular information on the interaction between Passiflora alata (sweet passion fruit) and Xap, and studies are therefore required to improve our understanding of this pathosystem. Thus, our aim was to analyze the transcriptome profile of P. alata in response to Xap infection. The results of this analysis are given in Chapter 2. Total RNA of healthy and Xap-infected leaves was isolated 5 days post inoculation and sequenced on the Illumina NextSeq platform, resulting in some 50 million paired-end reads per sample. Since there is no P. alata genome available for use as a reference, de novo assembly was performed, followed by functional annotation of sequence reads. Differential expression analysis revealed 638 upregulated and 604 downregulated transcripts, based on an FDR-adjusted p-value ≤ 0.05 and a fold change ≥ 1.5 and ≤ -1.5. Pattern recognition receptors (PRRs) and resistance genes were detected. On perceiving the pathogen, these receptors trigger defense response signaling entailing a rapid increase in calcium influx and the production of reactive oxygen species (ROS). Next, calcium-dependent kinases activate pathogenesis-related genes and result in the production of volatile compounds (germacrene D and nerolidol) to signal hormone production. Importantly, two susceptibility genes, LOB1 and SWEET10, were identified as upregulated in sweet passion fruit in the presence of pathogen infection. LOB1 is a member of the Lateral Organ Boundaries family of transcription factors, and SWEET10 is a sugar transporter. We suggest that knocking out these genes might result in increased tolerance or even resistance to Xap, since two resistance genes containing the CC/TIR-NBS-LRR domain were also identified. A quantitative RT-PCR of selected genes was performed to validate differential gene expression analysis. Our findings not only provide the first complete transcriptome analysis of the molecular mechanisms in the sweet passion fruit's response to Xap infection, but also supply valuable information on potential target genes for plant gene editing.

Xanthomonas é um dos fitopatógenos mais importantes, atacando severamente mais de 500 hospedeiros diferentes ao redor do mundo. Por outro lado, as plantas desenvolveram mecanismos de defesa a fim de prevenir a proliferação de patógenos e, consequentemente, a doença. Assim, visando um melhor entendimento dos mecanismos de defesa em diferentes hospedeiros em resposta ao ataque de Xanthomonas, uma ampla revisão da literatura foi realizada e constitui o primeiro capítulo desta tese. Foi apresentado o conhecimento atual das bases moleculares do sistema imune em diferentes culturas suscetíveis à Xanthomonas. Entre os hospedeiros tropicais, os maracujazeiros cultivados são muito vulneráveis a este patógeno levando a graves perdas em pomares comerciais. A doença, conhecida como mancha bacteriana, é causada por Xanthomonas axonopodis pv. passiflorae (Xap). Não há informações moleculares sobre a interação de Passiflora alata (o maracujá doce) e Xap, tornando importante a condução de estudos para entender esse patossistema. Assim, nosso objetivo foi analisar o perfil do transcriptoma de P. alata em resposta à infecção por Xap. Os resultados desta análise constituem o segundo capítulo desta tese. Para este fim, o RNA total de folhas saudáveis e infectadas com Xap foi isolado, 5 dias após a inoculação, e sequenciado usando a plataforma NextSeq (Illumina), resultando em cerca de 50 milhões de leituras pareadas por amostra. Como não há genoma de P. alata disponível para ser usado como referência, foi realizada uma montagem de novo, seguida de anotação funcional dos transcritos. A análise de expressão diferencial revelou 638 transcritos induzidos e 604 reprimidos, considerando FDR ≤ 0,05 e fold change ≥ 1,5 e ≤ -1.5. Entre eles, foram detectados receptores de reconhecimento de padrões (PRRs) e genes de resistência que, após a percepção do patógeno, desencadeiam uma sinalização de resposta de defesa envolvendo um rápido aumento do influxo de cálcio e a produção de espécies reativas de oxigênio (ROS). Em seguida, quinases dependentes de cálcio ativam genes relacionados à patogênese e à produção de compostos voláteis (os terpenos germacrene D e nerolidol) que atuam como sinais para a produção de hormônios. É importante ressaltar que dois genes de suscetibilidade, LOB1 e SWEET10, foram identificados superexpressos em maracujá doce sob a infecção do patógeno. O primeiro é um fator de transcrição membro da família Lateral Organ Boundaries (LOB), e o segundo é um transportador de açúcar. Sugere-se que um nocaute desses genes pode resultar em aumento da tolerância ou mesmo resistência contra Xap, uma vez que também foram identificados dois genes de resistência contendo o domínio CC/TIR-NBS-LRR. A RT-PCR quantitativa de genes selecionados foi realizada para validar a análise de expressão gênica diferencial. Nossas descobertas não apenas fornecem uma primeira análise completa do transcriptoma da resposta do maracujá doce à infecção por Xap, mas também revelam uma informação valiosa sobre potenciais genes-alvo para edição de genes de plantas.