Constitutive transcriptional differences in sugarcane genotypes reveal tolerance mechanisms against Diatrea saccharalis

Abstract

Diatrea saccharalis constitutes a threat to sugarcane productivity, and obtaining borer tolerant cultivars is the best method of control. Although there are studies about the relationship between the interaction of D. saccharalis with sugarcane, little is known about the molecular and genomic basis of defense mechanisms that confer pest tolerance to sugarcane cultivars. In this sense, the objective of this work aimed at analyzing the leaf constitutional transcriptional profile of six contrasting sugarcane genotypes to borer attack: RB867515, RB047212, IM76228, RB057249, RB047016 and RB047248. A total of 4,366 Differentially Expressed Transcripts (DETs) were identified between tolerant and susceptible genotypes. The tolerant sugarcane genotypes demonstrated a broader up-regulation of the jasmonic acid (JA) biosynthetic pathway and transcription factor-related transcripts. Interestingly, transcripts putatively responsible for the synthesis of the triterpenoid Friedelin were highly expressed in the tolerant genotypes. Our results reveal borer tolerance molecular mechanisms in sugarcane and indicate that genes coding for friedelin synthase are potential targets for sugarcane breeding programs. Keywords: Sugarcane; RNA-seq; Transcriptome responses; Borer tolerance; Fiedelin.

Diatrea saccharalis constitui uma ameaça à produtividade da cana-de-açúcar e a obtenção de cultivares tolerantes à broca é o melhor método de controle. Embora existam estudos sobre a relação entre a interação da D. saccharalis com a cana-de- açúcar, pouco se sabe sobre as bases moleculares e genômicas dos mecanismos de defesa que conferem tolerância contra pragas em cultivares de cana-de-açúcar. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi analisar o perfil transcricional constitucional foliar de seis genótipos de cana-de-açúcar contrastantes ao ataque da broca: RB867515, RB047212, IM76228, RB057249, RB047016 e RB047248. Um total de 4.366 transcritos diferencialmente expressos (do inglês, DETs) foram identificados entre genótipos tolerantes e suscetíveis. Os genótipos de cana-de- açúcar tolerantes demonstraram uma regulação positiva mais ampla da via biossintética do ácido jasmônico (JA) e de transcritos relacionados a fatores de transcrição. Curiosamente, os transcritos supostamente responsáveis pela síntese do triterpenóide Fridelina foram altamente expressos nos genótipos tolerantes. Nossos resultados revelam mecanismos moleculares de tolerância à broca da cana e indicam que os genes que codificam a fridelina sintase são alvos potenciais para programas de melhoramento genético da cana-de-açúcar. Palavras-chave: Cana-de-açúcar; RNA-seq; Respostas transcricionais; Tolerância à broca; Fridelina.