Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10174/23097

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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