Cambios transcripcionales y mecanismos implicados en la interacción planta-patógeno entre fortunella spp y xanthomonas citri subsp. citri en etapas tempranas del desarrollo del cancro cítrico

Xanthomonas citri subsp. citri (Xcc), agente causal del cancro bacteriano tipo A, afecta diferencialmente todas las variedades comerciales de cítricos. Entre estas, Fortunella spp (kumquat) presenta mayor tolerancia a la enfermedad, aunque los mecanismos moleculares implicados en la interacción plan...

Full description

Autores:
Giraldo González, Jhon Jairo
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2021
Institución:
Universidad Francisco de Paula Santander
Repositorio:
Repositorio Digital UFPS
Idioma:
OAI Identifier:
oai:repositorio.ufps.edu.co:ufps/7687
Acceso en línea:
https://repositorio.ufps.edu.co/handle/ufps/7687
Palabra clave:
Efectores
Genes Diferencialmente Expresados (DEG)
Inmunidad vegetal
Patogenicidad
RNA-seq.
Genes
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Rights
openAccess
License
Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)
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description Xanthomonas citri subsp. citri (Xcc), agente causal del cancro bacteriano tipo A, afecta diferencialmente todas las variedades comerciales de cítricos. Entre estas, Fortunella spp (kumquat) presenta mayor tolerancia a la enfermedad, aunque los mecanismos moleculares implicados en la interacción plantan-patógeno son aún desconocidos. En este estudio se analizaron los cambios transcripcionales globales en kumquat y Xcc en etapa temprana de la infección, utilizando RNAseq. De los 1.439 Genes Diferencialmente Expresados (DEG) en kumquat, 444 fueron inducidos, implicados en el reconocimiento de patógenos, refuerzo de pared celular, producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), resistencia (genes R), proteínas relacionadas a patogénesis (PR) y biosíntesis de metabolitos secundarios como fenilpropanoides. En contraste, 995 genes que fueron reprimidos estuvieron relacionados con fotosíntesis, metabolismo de clorofilas y crecimiento. Por su parte, en Xcc se encontraron 1.173 DEG, entre ellos 572 inducidos, relacionados con el sistema de secreción tipo 3 (T3SS) y efectores asociados, ensamble del flagelo y quimiotaxis, sistemas de dos componentes (TCS), respuesta a estrés oxidativo y resistencia múltiple a antibióticos. La validación experimental de los dos transcriptomas mediante RT-qPCR y análisis de infección de cepas bacterianas mutantes, permitió proponer un modelo gráfico de interacción, en la cual un organismo rápidamente se adapta para contrarrestar las estrategias de respuesta del otro. Globalmente, estos cambios transcripcionales proporcionan información valiosa para comprender el mecanismo temprano de patogenicidad de Xcc, así como la respuesta de defensa de kumquat, lo cual puede ser útil en el diseño futuro de nuevos métodos de control del cancro cítrico.
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Entre estas, Fortunella spp (kumquat) presenta mayor tolerancia a la enfermedad, aunque los mecanismos moleculares implicados en la interacción plantan-patógeno son aún desconocidos. En este estudio se analizaron los cambios transcripcionales globales en kumquat y Xcc en etapa temprana de la infección, utilizando RNAseq. De los 1.439 Genes Diferencialmente Expresados (DEG) en kumquat, 444 fueron inducidos, implicados en el reconocimiento de patógenos, refuerzo de pared celular, producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), resistencia (genes R), proteínas relacionadas a patogénesis (PR) y biosíntesis de metabolitos secundarios como fenilpropanoides. En contraste, 995 genes que fueron reprimidos estuvieron relacionados con fotosíntesis, metabolismo de clorofilas y crecimiento. Por su parte, en Xcc se encontraron 1.173 DEG, entre ellos 572 inducidos, relacionados con el sistema de secreción tipo 3 (T3SS) y efectores asociados, ensamble del flagelo y quimiotaxis, sistemas de dos componentes (TCS), respuesta a estrés oxidativo y resistencia múltiple a antibióticos. La validación experimental de los dos transcriptomas mediante RT-qPCR y análisis de infección de cepas bacterianas mutantes, permitió proponer un modelo gráfico de interacción, en la cual un organismo rápidamente se adapta para contrarrestar las estrategias de respuesta del otro. Globalmente, estos cambios transcripcionales proporcionan información valiosa para comprender el mecanismo temprano de patogenicidad de Xcc, así como la respuesta de defensa de kumquat, lo cual puede ser útil en el diseño futuro de nuevos métodos de control del cancro cítrico.Introducción 1. Objetivos 1.1 Objetivo General 1.2 Objetivos Específicos 2. Estado del Arte de la Investigación 2.1 Interacción Molecular Planta-Patógeno 2.2 RNA-seq y Análisis Transcriptómico Comparativo 2.3 Cancro Cítrico: Enfermedad para el Estudio de las Interacciones Planta-Patógeno 3. Justificación de la Investigación 4. Materiales y Métodos 4.1 Obtención de Datos e Identificación de GDE 4.2 Material Vegetal e Inoculación con Bacterias Xcc 4.2.1 Extracción de RNA y RNA-seq en plantas 4.2.2 Extracción de RNA y RNA-seq en bacterias 4.2.3 Análisis de datos crudos de RNA-seq y expresión génica diferencial en plantas 4.2.4 Análisis de datos crudos de RNA-seq y expresión génica diferencial en bacterias 4.3 Anotación de Secuencias, Predicción Funcional y Análisis de Vías Metabólicas en Plantas 4.4 Anotación de Secuencias, Predicción Funcional y Análisis de Vías Metabólicas en Bacterias 17 23 23 23 24 24 29 31 37 40 40 40 41 42 43 44 46 47 4.5 Validación Experimental del Transcriptoma de Kumquat Mediante RT-qPCR 48 4.6 Ensayo de Infección “In Planta” de Bacterias Mutantes para Genes de Patogenicidad 4.6.1 Cepas bacterianas, medios de cultivo y condiciones de crecimiento 4.6.2 Confirmación molecular de la presencia del transposón por PCR y electroforesis 4.7 Test de Virulencia In Vivo 4.8 Diseño de un Modelo Gráfico de Interacción Planta-Patógeno 5. Resultados 5.1 Análisis Funcional de Genes Diferencialmente Expresados en Kumquat 5.1.1 Anotación funcional en Ontología Génica (GO) 5.1.2 Análisis de vías metabólicas asociadas a los cambios transcripcionales en kumquat 5.1.3 Clasificación funcional de genes GDE en kumquat 5.1.3.1 Receptores de reconocimiento de patógenos (PRR and NLR) 5.1.3.2 Remodelación y refuerzo de pared celular vegetal 5.1.3.3 Biosíntesis de metabolitos secundarios y compuestos de defensa 5.1.3.4 Proteínas relacionadas a patogénesis (PR) 5.1.3.5 Estallido oxidativo 5.1.3.6 Inmunidad innata y Resistencia Sistémica Adquirida (SAR) 5.1.3.7 Transporte de metabolitos secundarios, iones y nutrientes 5.2 Análisis Funcional de Genes Diferencialmente Expresados en Xanthomonas citri subsp citri (Xcc) 5.2.1 Anotación funcional en GO 52 52 53 54 55 57 58 58 62 66 66 67 68 69 69 69 69 70 70 5.2.2 Análisis de vías metabólicas asociadas a los cambios transcripcionales en Xcc 73 5.2.3 Clasificación funcional de los GDE en bacterias Xcc 5.2.3.1 Sistema de Secreción Tipo 3 (T3SS) 5.2.3.2 Ensamble del flagelo y quimiotaxis bacteriana 5.2.3.3 Sistemas de dos componentes (TCS) y Reguladores transcripcionales 5.2.3.4 Resistencia a compuestos antimicrobianos y estrés oxidativo 5.2.3.5 Síntesis de Exopolisacáridos (EPS), Lipopolisacáridos (LPS) y Peptidoglicano (PGN) 5.2.3.6 Procesos metabólicos de DNA 5.2.3.7 Procesamiento de información genética (Transcripción y Traducción) 5.2.3.8 Cadena de transporte de electrones y fosforilación oxidativa 5.2.3.9 Metabolismo 5.2.3.10 Transporte 5.2.3.11 Otros factores de virulencia 5.2.3.12 Otros sistemas de secreción 5.3 Validación del Transcriptoma de Kumquat por RT-qPCR. Concordancia de RNAseq y RT-qPCR para Analizar la Expresión de Genes de Kumquat 5.4 Ensayo de Infección “In Planta” de Bacterias Mutantes para Genes de Patogenicidad 5.4.1 Cepas bacterianas, medio de cultivo y condiciones de crecimiento 5.5 Confirmación Molecular de la Presencia del Transposón Tn5-EZ en las Cepas Mutantes 5.5.1 Test de virulencia in vivo 5.6 Modelo Gráfico de Interacción Planta- Patógeno a 24 hpi 75 75 76 77 78 79 80 81 81 82 84 84 85 87 88 88 89 90 94 5.6.1 Modelo gráfico de respuesta transcripcional de Kumquat frente a la infección por Xcc 5.6.2 Modelo de interacción a nivel molecular entre Xanthomonas citri ssp citri y Fortunella sp (Kumquat) 5.7 Modelado de Estructura Tridimensional de Proteínas de Patogenicidad y Análisis de Interacción Proteína-Ligando 6. Discusión 7. Conclusiones 8. Recomendaciones Referencias Bibliograficas Anexos 94 95 96 102 112 114 115 128Archivo Medios ElectrónicosMaestríaMagíster en Ciencias Biológicasapplication/pdf224 páginas. ilustraciones. 5.271 KBUniversidad Francisco de Paula SantanderFacultad de Ciencias BásicasSan José de CúcutaMaestría en Ciencias Biológicashttps://catalogobiblioteca.ufps.edu.co/descargas/tesis/2400017.pdfCambios transcripcionales y mecanismos implicados en la interacción planta-patógeno entre fortunella spp y xanthomonas citri subsp. citri en etapas tempranas del desarrollo del cancro cítricoTrabajo de grado - MaestríaTextinfo:eu-repo/semantics/mastherThesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TMinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionEfectoresGenes Diferencialmente Expresados (DEG)Inmunidad vegetalPatogenicidadRNA-seq.GenesPatogenicidadufps/7687oai:repositorio.ufps.edu.co:ufps/76872024-09-25 15:51:05.689An error occurred on the license name.|||https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/metadata only accessRepositorio Universidad Francisco de Paula Santanderbdigital@metabiblioteca.com

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