Teses e Dissertações
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Teses e dissertações defendidas no contexto dos programas de pós graduação da Instituição.
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Item Common bacterial blight of common bean: insights into host resistance and bacterial virulence mechanisms(Universidade Federal de Viçosa, 2023-10-31) Alves, Francisco Henrique Nunes da Silva; Pacheco, Jorge Luis Badel; http://lattes.cnpq.br/9683209136098886Common Bacterial Blight (CBB), induced by the Gram-negative bacteria Xanthomonas phaseoli pv. phaseoli (Xpp) and Xanthomonas citri pv. fuscans (Xcf) is a substantial menace to common bean production worldwide. To contribute to unveiling the molecular mechanisms of host resistance and bacterial virulence subjacent to the interaction between common bean with Xanthomonas, in this study, first (Chapter 1) 80 common bean cultivars of the carioca and black groups were classified based on their resistance upon inoculation with a Xpp strain. The disease was assessed based on symptom severity and the Area Under Disease Progress Curve (AUDPC). The cultivars were subsequently grouped into four resistance/susceptibility categories according to their disease severity values. Three carioca and three black bean cultivars exhibited the lowest disease severity and AUDPC values and were classified as highly resistant to Xpp. A positive correlation between AUDPC and disease severity was observed. Following this classification, an exploratory Genome-Wide Association Study (GWAS) was undertaken using 384 Single Nucleotide Polymorphism (SNP) markers and data on disease severity from the same set of 80 cultivars. Five SNPs significantly associated with resistance were found on three different common bean chromosomes. These SNPs are within genes coding for a range of potential biochemical functions, including a light-regulated Lir1 protein, a proton-dependent oligopeptide transporter family protein, a metallo-dependent phosphatase-like protein, a WPP domain-interacting tail-anchored protein 2, and a pectin lyase-like superfamily protein. In the second phase (Chapter 2), aiming to explore the bacterial virulence mechanisms, 35 genome sequences of Xcf and 36 genome sequences of Xpp were utilized in pangenomic analyses and dendrogram constructions using gene presence/absence. The pangenomic analyses revealed significant genomic diversity and plasticity for both pathovars. The dendrograms did not indicate an evident clustering by geographic origin. Additionally, Xcf and Xpp genes activated by HrpG and HrpX were predicted bioinformatically searching for hrp box sequences within the promoter regions in their genomes. A total of 51 HrpG- and HrpX-dependent genes were found in Xcf and 49 genes in Xpp. Furthermore, to identify Type III Secreted Effectors (T3SEs), Blastp searches of all annotated proteins from the Xpp and Xcf genomes were conducted against databases of known Xanthomonas and Pseudomonas T3SEs. These searches led to the identification of 39 T3SEs, with the effector XopAL2 found exclusively in Xcf, six effectors were unique to Xpp, and seven effectors were shared with phytopathogenic Pseudomonas. This study brings significant contributions to the scientific community. It offers insights into common bean genotypes displaying high levels of resistance to Xpp, identifies candidate genes potentially associated with common bean resistance to Xpp, and sheds light on the mechanisms that Xanthomonas species might employ to cause disease in common bean plants. Keywords: Xanthomonas citri pv. fuscans. Xanthomonas phaseoli pv. phaseoli. Phaseolus vulgarisItem Genômica comparativa e potenciais mecanismos de patogenicidade de Pseudomonas que infectam o cafeeiro em Minas Gerais, Brasil(Universidade Federal de Viçosa, 2019-07-22) Alves, Francisco Henrique Nunes da Silva; Pacheco, Jorge Luis Badel; http://lattes.cnpq.br/9683209136098886As manchas bacterianas causadas por Pseudomonas syringae pv. garcae (Psgc), P. syringae pv. tabaci (Psta) e Pseudomonas cichorii (Pch) são umas das principais doenças bacterianas que comprometem a produção de café no Brasil. Para entender a diversidade genética e os mecanismos subjacentes à patogenicidade destas espécies/patovares bacterianas, este estudo primeiro (Capítulo 1) demonstrou as suas organizações genômicas, encontrou regiões de sintenia e diferenças nas sequencias, com marcada ocorrência de transposições, deleções/inserções e inversões. Comparação entre os proteomas das espécies/patovares, revelou 581 proteínas exclusivas de Psgc, 834 exclusivas de Psta, 1486 exclusivas de Pch e 3424 comuns entre os três patógenos bacterianos. Análise do pangenoma e árvores filogenéticas, baseadas no conteúdo gênico do pangenoma e SNP do genoma core, determinou que as espécies/patovares bacterianas possuem plasticidade genômica. Mediante análise filogenética baseada em identidade média de nucleotídeos (ANIb) as espécies/patovares foram separadas em distintos clados. Assim, os resultados deste estudo indicaram que as bactérias patogênicas ao cafeeiro apresentam alta diversidade genética. Na segunda parte (Capítulo 2), uma análise comparativa dos sistemas de secreção e efetores do tipo III desses fitopatógenos foi realizada, usando como referencia o cluster de genes hrp/hrc da bactéria modelo P. syringae pv. tomato DC3000 (Pst DC3000). Encontrou-se que os genes hrpA, hrpD, hrpF, hrG, hrcQa e hrpJ de Psgc não possuíram identidade de sequência quando comparados com os genes do cluster de Pst DC3000, enquanto os demais genes identificados possuíram identidade de sequência que variaram de 26 a 98%. Em Psta os genes hrcJ, hrpG, hrcS, hrpP, hrpQ e hrpJ não obtiveram similaridade com os genes do cluster de Pst DC3000, enquanto os demais genes identificados possuíram identidades de sequência que variam de 41 a 94%. Em Pch, poucos genes mostraram identidade de sequência com os genes do cluster de Pst DC3000, variando de 27 a 58%. Comparações entre os pansecretomas do tipo III das diferentes espécies/patovares mostrou que de 46 famílias de efetores identificados em Psgc, as famílias avrB, avrPto, hopY, hopZ, hopAI, hopAU, hopBI, hopAJ, hopH, hopAF, hopBF e 10 possíveis novos efetores foram exclusivos. Em Psta, das 43 famílias de efetores identificados, somente foram exclusivos hopI, hopM, hopQ, hopAB, hopAZ e 13 novos candidatos à efetores. Em Pch, hopA, hopB, hopBN e 10 possíveis novos efetores foram exclusivos. Foi observado que avrE foi a única família de efetores compartilhada entre as três espécies/patovares bacterianas. Assim, os resultados indicam que o efetor avrE pode possuir papel fundamental nas interações dessas bactérias com o cafeeiro, e a descoberta de novos efetores pode ajudar a entender como cada espécie/patovar se adaptou ao hospedeiro. Por último (Capítulo 3) pretendendo encontrar os mecanismos de adaptação comuns entre as Pseudomonas patogênicas ao cafeeiro, identificou-se as proteínas secretadas pelo sistema de secreção do tipo II (T2SS) e potenciais efetores do tipo II (T2SE). Foi identificada a presença de 368 proteínas não redundantes que possuíram sinal de secreção de tipo II e ausência de domínio transmembranar em Psgc, 420 em Psta e 459 em Pch. Comparando os três pansecretomas do T2SS, foi observado que 240 proteínas estiveram presentes em todas as espécies/patovares analisadas. No entanto, muitas proteínas tiveram anotações relacionadas com funções associadas a membranas, pilus ou flagelo. Filtragem das proteínas associadas com essas estruturas bacterianas revelou T2SE candidatos com atividades enzimáticas potenciais, que ainda não têm sido relatadas como importantes para a patogenicidade bacteriana. Este trabalho proporciona resultados que servem como ponto de partida para pesquisas futuras, visando obter conhecimento sobre a diversidade genética e os mecanismos moleculares que conferem a capacidade de causar doença no cafeeiro aos patógenos Psgc, Psta e Pch. Esses resultados podem também ser úteis para desenvolver novas estratégias que visem controlar os patógenos bacterianos que causam manchas foliares em plantas de café no futuro. Palavras-chave: Pseudomonas Pseudomonas syringae pv. tabaci. cichorii. Pseudomonas syringae pv. garcae