O motif para desvendar os mecanismos de regulação de genes de parasitismo no nemátode da madeira do pinheiro para o controlo da doença e desenvolvimento de plantas resistentes.

Cofinanciado por:
Acrónimo | NemaWAARS
Designação do projeto | O motif para desvendar os mecanismos de regulação de genes de parasitismo no nemátode da madeira do pinheiro para o controlo da doença e desenvolvimento de plantas resistentes.
Código do projecto | PTDC/ASP-PLA/1108/2021
Objetivo principal |

Região de intervenção |

Entidade beneficiária |
  • Universidade de Évora(líder)
  • INIAV - Instituto Nacional de Investigação Agrária e Veterinária(parceiro)

Data de aprovação | 28-07-2021
Data de inicio | 01-01-2022
Data de conclusão | 31-12-2024

Custo total elegível | 249439.00 €
Apoio financeiro da União Europeia |
Apoio financeiro público nacional/regional | 249439.00 €

Resumo

Os organismos patogénicos de plantas causam problemas e danos económicos e ecológicos num grupo muito alargado de plantas agrícolas e florestais em todo o mundo. As perdas de produção nas espécies agrícolas e florestais relacionadas com pragas e doenças constitui um obstáculo para obter a segurança alimentar global. As perdas anuais de culturas agrícolas atribuídas a nemátodes estão estimadas em milhões de dólares. Nas florestas, os organismos patogénicos podem afetar a gestão sustentável dos recursos ao nível das transações económicas e perdas ecológicas. Rastreios anuais feitos em Portugal mostraram que o nematode da madeira de pinheiro (NMP), Bursaphelenchus xylophilus, endoparasita e organismo de quarentena na União Europeia (UE), é a maior causa do declínio da floresta de pinheiro-bravo (Pinus pinaster) – doença da murchidão do pinheiro. O leque de espécies susceptíveis ao NMP inclui P. nigra e P. sylvestris. A destruição causada pelo NMP nas árvores é mais severa a temperaturas mais altas, e tem sido sugerido que as alterações climáticas promoverão o aumento de problemas causados pelo NMP no mundo. O uso restrito de pesticidas e outras moléculas na agricultura, imposto pelas UE, requer novas medidas de controlo mais integrativas e sustentáveis. Contudo, o desafio persiste: para encontrar novas soluções sustentáveis é crucial compreender os mecanismos pelos quais os organismos parasitam as plantas. A interação dos nemátodes fitoparasitas (NFP) com os seus hospedeiros é mediada por proteínas de parasitismo (“effectors”): proteínas produzidas pelo parasita e secretadas dentro das células do hospedeiro que irão interagir com a maquinaria da planta para promover a doença. Os NFP usam centenas de effectors para manipular o hospedeiro. O melhoramento das plantas e resistência à doença causada pelos NFP pode ser atingida identificando os effectors e, posteriormente, modificá-los por forma a bloquear a sua função no hospedeiro. NemaWAARS foca-se numa questão maior: como é que o parasitismo é regulado e que mecanismos controlam a expressão dos effectors? E se compreendermos a interação molecular, poderemos desligar a expressão dos genes, por forma a ajudar a imunidade nas plantas? Esta ideia surge após uma descoberta surpreendente associada aos genes de parasitismo do NMP, suportada pelos dados publicados de genoma, transcriptomas e a nossa recente descoberta de um motif de DNA, STATAWAARS, associado ao promotor dos genes de parasitismo. Dado que este motif é não-codificante e está representado em várias sequencias de effectors que não tem similaridade entre si, poderá existir um potencial regulador(es) (major) que se ligará aos promotores destas sequencias e controlará a expressão de vários effectors em simultâneo. Em paralelo, outros motif dos promotores foram encontrado noutras espécies de NFP que não estão relacionados com o NMP. A hipótese colocada é a de que se interrompermos o regulador(es) poderemos desligar simultaneamente a expressão de vários genes. Este poderá ser o novo e atrativo foco para silenciamento em plantas: se bloquear a expressão do regulador, a expressão de outros effectors será interrompida e irá inibir a capacidade de infecção do NFP. Com base no genoma e transcriptomas do NMP e numa nova abordagem para outro NFP, esta candidatura propõe (i)identificar os factores de transcrição (TF) que poderão estar associados ao motif (in vivo) nas glândulas esofagiais; (ii)compreender como os TF têm um efeito na expressão dos effectors e na capacidade de infecção por NMP. A descoberta de STATAWAARS abriu portas para compreender os mecanismos de parasitismo poderão ser regulados no NMP. A estratégia de NemaWAARS irá incluir abordagens inovadoras aplicadas no estudo do NMP, como o sistema CRISPR-Cas9 para explorar as moléculas que regulam a expressão dos effectors in vivo. O estudo irá incluir a localização espacial e temporal dos effectors, silenciamento por RNA de interferência dos TF, análise de transcriptomica e proteómica e testes in vitro de validação funcional com o hospedeiro. É esperado obter novos resultados nas moléculas que se ligam aos promotores e que, uma vez bloqueados, poderão mostrar uma nova área a explorar na regulação do parasitismo no NMP. Outros NFP com estratégias de parasitismo semelhantes e que, causam danos em importantes culturas agrícolas, virão a beneficiar destes resultados no âmbito de uma colaboração internacional que decorre. O projecto reúne uma equipa de investigação nacional sólida e multidisciplinar. NemaWAARS irá contribuir com novas estratégias e dados que poderão ser atrativos na industria e explorar soluções sustentáveis para a gestão de recursos florestais, de acordo com os 2º e 15º Objectivos de Desenvolvimento Sustentável das Nações Unidas e também do Pacto Ecológico Europeu. Neste sentido, o NemaWAARS irá contribuir para promover a sustentabilidade dos sistemas agro-florestais e evitar a perda de Biodiversidade.