Efeito do silenciamento dos genes GmERD4 e GmIMT no acúmulo do Cowpea mild mottle virus em plantas de soja

Abstract

O Cowpea mild mottle virus (CPMMV; família Betaflexiviridae, gênero Carlavirus), agente causal da necrose da haste da soja, é um vírus emergente no Brasil. Até o presente, poucos estudos abordaram a replicação dos betaflexivírus, sabendo-se apenas que ela ocorre no citoplasma. Duas proteínas de soja (GmERD4, associada a respostas a estresse hídrico, e GmIMT, uma inositol metiltranserase) foram previamente demonstradas serem capazes de interagir com o domínio RNA polimerase dependente de RNA (RdRp) da replicase do CPMMV. A análise da expressão de ambos os genes em plantas de soja infectadas com o CPMMV demonstrou que estes são induzidos aos 3 e 7 dias após a inoculação (dai). Além disso, a superexpressão de GmERD4 em protoplastos de soja aumentou o acúmulo viral. Assim, neste trabalho buscou-se melhor caracterizar a interação CPMMV-soja, utilizando o silenciamento gênico induzido por vírus (virus-induced gene silencing - VIGS). Os genes GmERD4 e GmIMT foram silenciados com um vetor VIGS baseado no Bean pod mottle virus (BPMV). A expressão de ambos se encontrava reduzida em pelo menos 40-60% aos 5 e 14 dai das plantas de soja com o CPMMV. O silenciamento de GmERD4 e GmIMT reduziu drasticamente o acúmulo do CPMMV aos 5 dai, e no caso das plantas silenciadas para GmIMT, até 14 dai. Esses resultados indicam que GmERD4 é essencial durante os processos iniciais de infecção pelo CPMMV, enquanto GmIMT é essencial ao longo de todo o processo infeccioso. A interação entre o CPMMV e essas duas proteínas constitui, portanto, um alvo em potencial para o controle da necrose da haste da soja.

Cowpea mild mottle virus (CPMMV; family Betaflexiviridae, genus Carlavirus), the causal agent of soybean stem necrosis, is an emergent virus in Brazil. To date, very few studies have addressed the replication of betaflexiviruses, to the extent that little else is known besides that replication takes place in the cytoplasm. Two soybean proteins (GmERD4, associated with responses to drought, and GmIMT, an inositol methyltransferase) have been previously shown to interact with the RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) domain of the CPMMV replicase protein. Expression analysis of both genes in CPMMV-infected soybean plants demonstrated that they are induced at 3 and 7 days after inoculation (dai). Furthermore, overexpression of GmERD4 in soybean protoplasts increased viral accumulation. In this context, this work was conducted to better characterize the CPMMV-soybean interaction. We used virus-induced gene silencing (VIGS) with a Bean pod mottle virus (BPMV)-based VIGS vector to silence GmERD4 and GmIMT. Expression of both genes was reduced by 40-60% at 5 and 14 dai of soybean plants with CPMMV. Strikingly, silencing of GmERD4 and GmIMT drastically reduced CPMMV accumulation at 5 dai, and up to 14 dai in the case of GmIMT-silenced plants. These results indicate that GmERD4 is essential during the early stages of CPMMV infection, while GmIMT is essential during the entire infection process. Therefore, the interaction between CPMMV and these two proteins constitutes a potential target of antiviral measures for the control of soybean stem necrosis.