Novel Molecular Mechanisms of Arabidopsis Disease Resistance

Plants are capable of recognizing phytopathogens through the perception of pathogen-derived molecules or plant cell-wall degradation products due to the activities of pathogen-secreted enzymes. Such elicitor recognition events trigger an array of inducible defense responses involving signal transduction networks and massive transcriptional re-programming. The outcome of a pathogen infection relies on the balance between different signaling pathways, which are integrated by regulatory proteins. This thesis characterized two key regulatory components: a damage control enzyme, chlorophyllase 1 (AtCHL1), and a transcription factor, WRKY70. Their roles in defense signaling were then investigated. The Erwinia-derived elicitors rapidly activated the expression of AtCLH1 and WRKY70 through different signaling pathways. The expression of the AtCHL1 gene was up-regulated by jasmonic acid (JA) but down-regulated by salicylic acid (SA), whereas WRKY70 was activated by SA and repressed by JA. In order to elucidate the functions of AtCLH1 and WRKY70 in plant defense, stable transgenic lines were produced where these genes were overexpressed or silenced. Additionally, independent knockout lines were also characterized. Bacterial and fungal pathogens were then used to assess the contribution of these genes to the Arabidopsis disease resistance. The transcriptional modulation of AtCLH1 by either the constitutive over-expression or RNAi silencing caused alterations in the chlorophyll-to-chlorophyllide ratio, supporting the claim that chlorophyllase 1 has a role in the chlorophyll degradation pathway. Silencing of this gene led to light-dependent over-accumulation of the reactive oxygen species (ROS) in response to infection by Erwinia carotovora subsp. carotovora SCC1. This was followed by an enhanced induction of SA-dependent defense genes and an increased resistance to this pathogen. Interestingly, little effect on the pathogen-induced SA accumulation at the early infection was observed, suggesting that action of ROS might potentiate SA signaling. In contrast, the pathogen-induced JA production was significantly reduced in the RNAi silenced plants. Moreover, JA signaling and resistance to Alternaria brassicicola were impaired. These observations provide support for the argument that the ROS generated in chloroplasts might have a negative impact on JA signaling. The over-expression of WRKY70 resulted in an enhanced resistance to E. carotovora subsp. carotovora SCC1, Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 and Erysiphe cichoracearum UCSC1, whilst an antisense suppression or an insertional inactivation of WRKY70 led to a compromised resistance to E. carotovora subsp. carotovora SCC1 and to E. cichoracearum UCSC1 but not to P. syringae pv. tomato DC3000. Gene expression analysis revealed that WRKY70 activated many known defense-related genes associated with the SAR response but suppressed a subset of the JA-responsive genes. In particular, I was able to show that both the basal and the induced expression of AtCLH1 was enhanced by the antisense silencing or the insertional inactivation of WRKY70, whereas a reduction in AtCLH1 expression was observed in the WRKY70 over-expressors following an MeJA application or an A. brassicicola infection. Moreover, the SA-induced suppression of AtCLH1 was relieved in wrky70 mutants. These results indicate that WRKY70 down-regulates AtCLH1. An epistasis analysis suggested that WRKY70 functions downstream of the NPR1 in an SA-dependent signaling pathway. When challenged with A. brassicicola, WRKY70 over-expressing plants exhibited a compromised disease resistance while wrky70 mutants had the opposite effect. These results confirmed the WRKY70-mediated inhibitory effects on JA signaling. Furthermore, the WRKY70-controlled suppression of A. brassicicola resistance was mainly through an NPR1-dependent mechanism. Taking all the data together, I suggest that the pathogen-responsive transcription factor WRKY70 is a common component in both SA- and JA-dependent pathways and plays a crucial role in the SA-mediated suppression of JA signaling.

Transfer and transport of phosphorus and silica in the turbidity maximum zone of the Changjiang estuary

The concentration of suspended particulate matter (SPM), sedimentation flux, and various forms of phosphorus and silica in turbidity maximum zone (TMZ) in the Changjiang (Yangtze) estuary was studied. Based on the budget of P and Si, their mass balances in the TMZ were calculated. Results show that the variation in concentration of dissolved inorganic silicon (DISi) was mainly controlled by seawater dilution, while that of dissolved inorganic phosphor-us (DIP) was considerably affected by the buffering of suspended matter and sediment. Our experiments showed that the sedimentation fluxes of SPM and particulate inorganic phosphorus (PIP), total particulate phosphorus (TPP), particulate inorganic silicon (PISi), and biological silicon (BSi) in the TMZ were 238.4 g m(-2) d(-1) and 28.3, 43.1, 79.0, 63.0 mg m(-2) d(-1), respectively. In addition, a simple method to estimate the ratio of resuspension of sediment in the TMZ was established, with which the rate in surface and bottom waters of the TMZ accounted for 55.7 and 66.1% of the total SPM, respectively, indicating that the sediment resuspension in the TMZ influenced significantly the mass balances of P and Si. Particulate adsorbed P (60.8%) and 35.5% of total particulate P discharged from the river were filtered and then deposited in the TMZ. The input flux of PIP from the river mouth was 55.9% of that of DIP, being important as biologically available P, while that of PISi was only 3.5% of DISi, showing that particulate adsorbed Si was much less important than particulate adsorbed P. (c) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Oído das cucurbitáceas.

2007

Ensaios em rede para o controle de doenças na cultura da soja. Safra 2004/2005.

Resultados sumarizados dos ensaios em rede para controle de oídio (Erysiphe diffusa); Resultados sumarizados dos ensaios em rede para controle do complexo de doenças de final de ciclo (Septoria glycines e Cercospora kikuchii); Resultados sumarizados dos ensaios em rede para controle da mela (Rhizoctonia solani); Resultados sumarizados dos ensaios em rede para controle da ferrugem asiática da soja (Phakopsora pachyrhizi); Resultados dos ensaios em rede das instituições participantes na safra 2004/2005; Avaliação da eficiência de fungicidas para controle da ferrugem asiática da soja em Barreiras, BA; Avaliação da eficiência de fungicidas para controle da ferrugem asiática da soja em Londrina, PR; Avaliação da eficiência de fungicidas para controle da ferrugem asiática da soja em Uberaba, MG; Avaliação da eficiência de fungicidas para controle da ferrugem asiática da soja em Maracajú, MS; Avaliação da eficiência de fungicidas para controle da ferrugem asiática da soja em Ipameri, GO; Avaliação da eficiência de fungicidas para controle da ferrugem asiática da soja em Goiânia, GO, cultivar BRSGO Bela Vista; Avaliação da eficiência de fungicidas para controle da ferrugem asiática da soja em Goiânia, GO, cultivar BRSGO Chapadões; Avaliação da eficiência de fungicidas para o controle do oídio da soja em Goiânia, GO; Avaliação da eficiência de fungicidas para o controle das doenças de final de ciclo da soja em Goiânia, GO; Avaliação da eficiência de fungicidas para o controle da mela da soja em Porto Nacional, TO; Avaliação da eficiência de fungicidas para controle da ferrugem asiática da soja em Capão Bonito, SP; Avaliação da eficiência de fungicidas para controle da ferrugem asiática da soja em Chapadão do Sul, MS; Avaliação da eficiência de fungicidas para controle preventivo da ferrugem asiática da soja em Paulínia, SP; Avaliação da eficiência de fungicidas para controle curativo da ferrugem asiática da soja em Paulínia, SP; Avaliação da eficiência de fungicidas para o controle do oídio e da ferrugem asiática da soja em Paulínia, SP; Avaliação da eficiência de fungicidas para o controle das doenças da soja nos municípios de Riachão, MA, e Tupirama, TO; Avaliação da eficiência de fungicidas para o controle das doenças da soja nos municípios de Riachão, MA, e Bom Jesus, TO; Avaliação da eficiência de fungicidas para o controle de doenças da soja em Ponta Grossa, PR; Avaliação da eficiência de fungicidas para o controle do oídio da soja em Ponta Grossa, PR; Avaliação da eficiência de fungicidas para o controle das doenças de final de ciclo da soja, em Ponta Grossa, PR; Avaliação da eficiência de fungicidas para o controle da ferrugem da soja, em Tamarana, PR; Avaliação da eficiência de fungicidas para o controle da mela, em Diamantino, MT; Avaliação da eficiência de fungicidas para o controle da ferrugem asiática, em Pato Branco, PR; Avaliação da eficiência de fungicidas para o controle do oídio, em Pato Branco, PR; Avaliação da eficiência de fungicidas para o controle da ferrugem asiática da soja, em Planaltina, DF.

Manual de identificação de doenças de soja.

Doenças causadas por fungos: Antracnose (Colletotrichum truncatum), Cancro da haste (Diaporthe phaseolorum var. meridionalis e D. phaseolorum var. caulivora), Crestamento foliar de cercóspora e mancha púrpura (Cercospora kikuchii), Ferrugem (Phakopsora pachyrhizi e P. meibomiae), Mancha alvo e podridão radicular de corinéspora (Corynespora cassiicola), Mancha foliar de ascoquita (Ascochyta sojae), Mancha foliar de mirotécio (Myrothecium roridum), Mancha olho-de-rã (Cercospora sojina), Mancha parda (Septoria glycines), Mela ou requeima (Rhizoctonia solani AG1), Míldio (Peronospora manshurica), Tombamento e morte em reboleira de rizoctonia (Rhizoctonia solani), Tombamento e murcha de esclerócio (Sclerotium rolfsii), Oídio (Erysiphe diffusa), Podridão branca da haste (Sclerotinia sclerotiorum), Podridão de carvão da raiz (Macrophomina phaseolina), Podridão parda da haste (Cadophora gregata), Podridão radicular de roselínia (Rosellinia necatrix), Seca da haste e da vagem (Phomopsis spp.), Podridão radicular de fitóftora (Phytophthora sojae), Podridão vermelha da raiz (Fusarium spp.). Doenças causadas por bactérias: Crestamento bacteriano (Pseudomonas savastanoi pv. glycinea), Fogo Selvagem (Pseudomonas syringae pv. tabaci), Pústula bacteriana (Xanthomonas axonopodis pv. glycines). Doenças causadas por vírus: Mosaico cálico (Alfalfa Mosaic Virus - AMV), Mosqueado do feijão (Bean Pod Mottle Virus - BPMV), Mosaico comum da soja (Soybean Mosaic Virus - SMV), Necrose da haste (Cowpea Mild Mottle Virus - CPMMV), Queima do broto (Tobacco Streak Virus - TSV). Doenças causadas por nematóides: Nematóide de cisto (Heterodera glycines), Nematóides de galhas (Meloidogyne incognita e M. javanica), Nematóide das lesões (Pratylenchus spp.), Nematóide reniforme (Rotylenchulus reniformis). Estádios de desenvolvimento da soja.

The grapevine defences

Grapevine is one of the most cultivated fruit crop worldwide with Vitis vinifera being the species with the highest economical importance due to the high quality standards of its berries. Nonetheless, it is also the most susceptible Vitis species to fungal pathogens. Among others, relevant fungal diseases currently threatening grapevine cultures are powdery mildew, caused by Erysiphe necator, and esca, a disease complex comprised of several fungi in which Phaeomoniella chlamydospora and Phaeoacremonium aleophilum participate.(...)

Validation of microsatellite markers for assisted selection of soybean genotypes resistant to powdery mildew

Powdery mildew is one of the most serious diseases of soybean and is found in all producing countries. The purpose of this study was to validate microsatellite markers previously identified as associated with resistance to powdery mildew in soybean. The study was conducted in two F, parent populations with contrasting resistance to powdery mildew, In the analysis 10 SSR primers were used for the populations. and tour polymorphic markers were identified for cross I (MGBR95-20937 x IAC-Foscarin 31) and three for cross 2 (MGBR-46 x Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) 48). The Chi-square analysis of the phenotypic evaluation confirmed the expected segregation (3: 1) of a dominant gene related to resistance. The polymorphic markers also segregated as expected (1:2:1). The markers Sat 366 and Sat 393 in the crosses 1 and 2. respectively, located at 9.41 and 12.45 cM from the gene. were considered promising for marker-assisted selection for resistance to powdery mildew in soybean. at a selection efficiency of 92.7% and 60.3% respectively.

Efeito de bicarbonato de potássio sobre a severidade do oídio em plantas de soja

O oídio da soja, causado por Erysiphe diffusa, é considerado uma doença esporádica podendo ocasionar perdas quando atinge proporções epidêmicas. O trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência de bicarbonato de potássio (Kaligreen®) no controle do oídio da soja. As pulverizações do bicarbonato de potássio nas concentrações de 0; 0,25%, 0,5%, 0,75% e 1,0% e do fungicida (piraclostrobina + epoxiconazole) e as avaliações foram semanais. Folhas foram coletadas para análise ultraestrutural através da microscopia eletrônica de varredura. O bicarbonato de potássio controlou a doença em todas as concentrações, mas causou fitotoxicidade a partir de 0,5%. Na analise ultraestrutural pode-se observar que o produto apresentou ação direta sobre o patógeno ocasionando murchamento e redução na germinação dos conídios. O produto apresenta potencial para controlar a doença, porém deve ser adequada a concentração a ser recomenda, bem como a frequência de aplicação para evitar os problemas de fitotoxicidade.

Molecular phylogenetic and morphological analyses of Oidium heveae, a powdery mildew of rubber tree

Powdery mildew of rubber tree caused by Oidium heveae is an important disease of rubber plantations worldwide. Identification and classification of this fungus is still uncertain because there is no authoritative report of its morphology and no record of its teleomorphic stage. In this study, we compared five specimens of the rubber powdery mildew fungus collected in Malaysia, Thailand, and Brazil based on morphological and molecular characteristics. Morphological results showed that the fungus on rubber tree belongs to Oidium subgen. Pseudoidium. Nucleotide sequence analysis of the ribosomal DNA internal transcribed spacer (ITS) region and the large subunit rRNA gene (28S rDNA) were conducted to determine the relationships of the rubber powdery mildew fungus and to link this anamorphic fungus with its allied teleomorph. The results showed that the rDNA sequences of the two specimens from Malaysia were identical to a specimen from Thailand, whereas they differed by three bases from the two Brazilian isolates: one nucleotide position in the ITS2 and two positions in the 28S sequences. The ITS sequences of the two Brazilian isolates were identical to sequences of Erysiphe sp. on Quercus phillyraeoides collected in Japan, although the 28S sequences differed at one base from sequences of this fungus. Phylogenetic trees of both rDNA regions constructed by the distance and parsimony methods showed that the rubber powdery mildew fungus grouped with Erysiphe sp. on Q. phillyraeoides with 100% bootstrap support. Comparisons of the anamorph of two isolates of Erysiphe sp. from Q. phillyraeoides with the rubber mildew did not reveal any obvious differences between the two powdery mildew taxa, which suggests that O. heveae may be an anamorph of Erysiphe sp. on Q. phillyraeoides. Cross-inoculation tests are required to substantiate this conclusion. © The Mycological Society of Japan and Springer-Verlag 2005.

Seleção assistida por marcadores moleculares microssatélites para resistência ao oídio em soja

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Resistência da soja à ferrugem asiática e ao oídio: herança de caracteres quali-quantitativos e mapeamento genético

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Caratterizzazione bio-molecolar e ruolo di specie di Fusarium associate alla Fusariosi della spiga su frumento duro

La Fusariosi della spiga (FDS) è una fitopatia diffusa a livello mondiale che colpisce le colture cerealicole, tra cui il frumento duro, ed è in grado di causare gravi danni di tipo qualitativo ed economico. Le specie fungine responsabili appartengono al genere Fusarium, tra cui F. graminearum, F. culmorum e più recentemente F. poae. La conseguenza più rilevante riguarda la contaminazione della granella da micotossine, molecole prodotte dai miceti, considerate dalla comunità scientifica ad alto rischio per la salute dell’uomo e animali. L’eziologia è molto complessa, dal momento che su una stessa spiga di frumento possono coesistere più specie fungine che contribuiscono ad influenzare i quantitativi di micotossine prodotte. Lo scopo della ricerca è incentrato sulla caratterizzazione di ceppi di F. poae, in termini di potenziale patogeno e aggressività. Tramite l’allestimento di un saggio di inoculazione in vitro “Petri-dish” è stato possibile attribuire un indice di aggressività a ciascun isolato fungino, basato su parametri quali AUHPC e AUDPC standard, insieme ad altre variabili come la riduzione della lunghezza del coleottile e del tasso di germinazione. Il saggio è stato esteso anche a F. culmorum, per valutare la riproducibilità del test su altre specie fungine. Il test in vitro offre diversi vantaggi, tra cui affidabilità e rapidità di esecuzione ed è quindi adatto allo screening di ceppi patogeni da utilizzare in successive sperimentazioni. Gli stessi ceppi di F. poae, provenienti da una prova di inoculazione artificiale in serra su piante di frumento duro, sono stati caratterizzati dal punto di vista bio-molecolare. Poichè lo studio della fusariosi della spiga richiede la determinazione quantitativa della biomassa dei patogeni nei tessuti della pianta-ospite, anche in assenza di sintomi, il protocollo di Real-Time PCR con chimica SYBR® Green I qui sviluppato, ha dimostrato essere un buon compromesso tra attendibilità, rapidità e costi complessivi della metodica.