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http://hdl.handle.net/10174/23097
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Title: | Functional characterization of putative effectors in pinewood nematode, bursaphelenchus xylophilus |
Authors: | Espada, Maria Margarida Saial Santos Guiomar |
Advisors: | Mota, Manuel Galvão de Melo e Jones, John T. |
Issue Date: | 22-Mar-2018 |
Publisher: | Universidade de Évora |
Abstract: | Plant-parasitic nematodes cause huge economic and ecological losses in agriculture and forestry
ecosystems worldwide. The migratory endoparasitic nematode Bursaphelenchus xylophilus is
unique in having phytoparasitic and mycetophagous phases in its life cycle. During the
phytoparasitic stage, the nematode migrates within pine trees feeding on the contents of cortex
and xylem parenchymal cells. Interactions of the nematode with the plant host are mediated by
effectors - secreted proteins originating from the pharyngeal gland cells. The main objective of
this work was to identify and characterise nematode effector genes that play key roles in
parasitism.
Next-generation sequencing and bioinformatic analysis were used as a neutral approach to
identify novel effectors. The transcriptome of B. xylophilus has been sequenced to compare gene
expression in the mycetophagous and plant-parasitic stages to identify genes and morphological
adaptions involved in plant parasitism. Additionally, transcripts from pharyngeal gland cells were
sequenced. Analysis of the data revealed new parasitism-related proteins. A promoter DNA
sequence motif was identified that is associated with expression in the pharyngeal gland cells,
and was used to predict further effector sequences. A panel of 118 predicted effector genes with
a signal peptide, at least one occurrence of the motif and that are upregulated in planta were
identified.
Functional data suggest that effectors are one key part of a multi-layered detoxification strategy
deployed by B. xylophilus in order to protect itself from host defence responses. B. xylophilus
secretes detoxification enzymes into the host, while simultaneously upregulating other
detoxification enzymes within its digestive system. We showed that one of these enzymes – a
glutathione S-transferase - has a protective activity against defence compounds produced by the
host. These data represent the most comprehensive analysis of novel effectors from this
nematode to date; Caracterização funcional de putativos effectors do nemátode da
madeira do pinheiro, Bursaphelenchus xylophilus
RESUMO:
Os nemátodes fitoparasitas representam enormes perdas económicas e ecológicas na
Agricultura e em sistemas florestais. O nemátode endoparasita migratório Bursaphelenchus
xylophilus tem a característica única de ser fitófago e micófago, no seu ciclo de vida. Durante a
fase parasítica, o nemátode migra dentro dos pinheiros, alimentando-se dos conteúdos das
células do parenquima presentes no córtex e xilema. As interações do nemátode com a planta
hospedeira são mediadas por effectors – proteínas secretadas com origem nas glândulas
esofágicas. O objectivo principal deste trabalho foi a identificação e caracterização dos effectors
do nemátode que têm um papel preponderante no parasitismo.
Sequenciação de última geração e análises bioinformáticas foram usadas como uma abordagem
neutra para identificar novos effectors. O transcriptoma do B. xylophilus foi sequenciado e a
expressão dos genes foi comparada entre as fases micófaga e parasítica, para identificar os
genes e adaptações morfológicas envolvidas no parasitismo. Adicionalmente, foram
sequenciados os transcritos originários das glândulas esofágicas. A análise dos dados revelou
novas proteínas de parasitismo. Foi identificado um motif de DNA no promotor, cuja sequência
está associada à expressão nas glândulas esofágicas e que pode ser utilizado para predizer
novos effectors. Foi identificado um conjunto de 118 novos genes effectors com sinal peptídeo,
com pelo menos uma ocorrência do motif na região promotora e altamente expressos na planta.
Os dados funcionais sugerem que os effectors são parte importante na estratégica de
destoxificação, a diferentes níveis, estabelecida pelo nemátode para se proteger das respostas
de defesa do hospedeiro. B. xylophilus secreta enzimas de destoxificação dentro do hospedeiro,
enquanto simultaneamente expressa outras destas enzimas no seu sistema digestivo. Aqui
demonstramos que uma destas enzimas - glutationa S-transferase – tem uma actividade
protectora contra compostos de defesa produzidos pelo hospedeiro. Estes dados representam a
análise mais completa de novos effectors deste nemátode encontrados até ao presente. |
URI: | http://hdl.handle.net/10174/23097 |
Type: | doctoralThesis |
Appears in Collections: | BIB - Formação Avançada - Teses de Doutoramento
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