Hipersensibilidade e necrose sistêmica em Nicotiana benthamiana transformada com o gene de resistência Sw-5 de tomateiro

Abstract

O gene Sw-5 do tomateiro confere resistência a várias espécies de tospovírus e codifica uma proteína contendo domínios de ligação a nucleotídeos e repetições ricas em leucina. Tomateiros com Sw-5 exibem reações necróticas nas folhas inoculadas com tospovírus. Estas reações e a estrutura da proteína Sw-5 indicam que a resistência ocorre por meio do reconhecimento do patógeno e desencadeamento da resposta de hipersensibilidade. A capacidade de Sw-5 de conferir resistência a tospovírus em tabaco selvagem (Nicotiana benthamiana Domin.) foi avaliada em plantas transgênicas. Uma construção com a seqüência aberta de leitura de Sw-5 e sua região 3 não-traduzida sob controle do promotor 35S do CaMV foi utilizada para transformação de N. benthamiana via Agrobacterium tumefaciens. Plantas de progênies R1 foram inoculadas com um isolado de tospovírus e avaliadas quanto à ocorrência de reação de hipersensibilidade e resistência à infecção sistêmica. em uma progênie com segregação 3:1 (resistente:suscetível), foi selecionada uma planta homozigota e sua progênie avaliada quanto ao espectro da resistência a tospovírus. Plantas com o transgene exibiram resposta de hipersensibilidade 48 h após a inoculação, sendo resistentes à infecção sistêmica. O fenótipo da resistência foi dependente do isolado viral e um isolado de Tomato chlorotic spot virus (TCSV) causou necrose sistêmica em todas as plantas inoculadas, enquanto que isolados de Groundnut ringspot virus (GRSV) e um isolado relacionado a Chrysanthemum stem necrosis virus (CSNV) ficaram restritos ao sítio de infecção. Comparações do espectro da resistência obtido neste trabalho com aquele observado em outros membros da família Solanaceae indicam que as vias de transdução de sinais e as respostas de defesa ativadas por Sw-5 são conservadas dentro desta família e polimorfismos genéticos nas vias de transdução de sinais ou em componentes das respostas de defesa podem resultar em diferentes níveis de resistência.

The tomato gene Sw-5 confers resistance against tospovirus species and codes for a nucleotide binding site and leucine rich protein. Tomatoes with the Sw-5 gene develop a necrotic reaction when mechanically inoculated with tospoviruses. The necrotic lesions on inoculated leaves of the resistant plants and the structure of the protein codified by Sw-5 suggests that the resistance depends on recognition of the pathogen and activation of hypersensitive response (HR). The capacity of the Sw-5 to confer resistance in wild tobacco (Nicotiana benthamiana) was evaluated in transgenic plants transformed by Agrobacterium tumefaciens. The Sw-5 ORF and its own 3' UTR region were placed under 35S promoter control. Plants of R1 progenies were inoculated with tospovirus and evaluated for local and systemic symptoms. In one progeny with 3:1 (resistant:susceptible) segregation ratio a homozygous plant was selected and the resistance spectrum of its progeny was evaluated. Transgenic plants showed hypersensitive response 48 h after inoculations and were resistant to tospovirus infection. The resistance was isolate-specific and a Tomato chlorotic spot virus (TCSV) isolate caused systemic necrosis in the transformed plants, while Groundnut ringspot virus (GRSV) isolates and one Chrysanthemum stem necrosis virus (CSNV) related isolate was restricted to the inoculation site. Comparisons of the resistance spectrum with that observed in other members of the Solanaceae suggest that the signal transduction pathways and resistance responses triggered by Sw-5 are conserved in Solanaceae, and the genetic polymorphism in the signal transduction pathways or defense response components may result in different resistance levels.