The development of omics studies as genomics, transcriptomics, proteomics and metabolomics improved greatly our understanding of plant responses to different stresses, including biotic stress, providing insights on mechanisms that determine plant immune system success or pathogen invasion. However, molecular changes orchestrated by trees species in response to fungal infestation and how it is affecting disease outcome involving susceptibility or resistance responses, especially involving primary metabolism reconfigurations, remains poorly understood. Here, a 24h time-course of resistant and susceptible genotypes of Eucalyptus grandis were inoculated and mock-inoculated with Austropuccinia psidii, a biotrophic fungus responsible for rust disease in Eucalyptus, in order to characterize proteins and metabolites changes and divergences among the two selected genotypes. GC-MS based metabolomics and label-free proteomic analysis, were integrated using WGCNA package (Weighted Gene Co-Expression Analysis), to contrast resistant and susceptible responses in Eucalyptus grandis infected with Austropuccinia psidii. Integrated analysis revealed temporal divergences of protein-metabolites modules providing information of differences in photosynthesis and ROS generation, metabolism of lipids, spores germination, metabolism of amino acids, cell wall reinforcement, phytoalexins and defense responses. Our findings provide insights in key molecular mechanisms that underly the interactions between Eucalyptus grandis and Austropuccinia psidii and important features for enhancing molecular breeding efforts.

O desenvolvimento de técnicas ômicas, como a genômica, transcriptômica, proteômica e metabolômica auxiliaram no entendimento das respostas de plantas submetidas a diferentes estresses, incluindo estresse biótico, identificando mecanismos que determinam o sucesso do sistema imune de plantas ou a colonização e aquisição de nutrientes de maneira efetiva pelo patógeno. Entretanto, os rearranjos a nível molecular que ocorrem em espécies arbóreas em resposta a infecção por fungos, e como essas mudanças contribuem para o progresso da doença, especialmente envolvendo o metabolismo primário, ainda não são bem caracterizadas. No presente estudo, durante o período de 24h, plantas resistentes e suscetíveis a ferrugem de Eucalyptus grandis foram inoculadas e falsamente inoculadas com Austropuccinia psidii, fungo biotrófico de modo a caracterizar mudanças na abundância de proteínas e metabólitos nos dois genótipos selecionados. Metabolômica (GC-MS) e proteômica, utilizando o pacote WGCNA (Weighted Gene Coexpression Network Analysis) para integração dos dados, foram usados para contrastar as respostas dos genótipos resistentes e suscetíveis de E. grandis infectados com A. psidii. A análise integrada revelou potenciais diferenças temporais na fotossíntese e geração de espécies reativas de oxigênio, metabolismo de lipídeos, respostas pré-formadas e germinação dos esporos, metabolismo de aminoácidos, reforço da parede celular e produção de fitoalexinas. Os resultados indicam mecanismos moleculares chaves que caracterizam a interação entre E. grandis e A. psidii, conhecimento importante para o melhoramento da cultura a nível molecular.