Brassinosteroids interact negatively with jasmonates in the formation of anti-herbivory traits in tomato

Given the susceptibility of tomato plants to pests, the aim of the present study was to understand how hormones are involved in the formation of tomato natural defences against insect herbivory. Tomato hormone mutants, previously introgressed into the same genetic background of reference, were screened for alterations in trichome densities and allelochemical content. Ethylene, gibberellin, and auxin mutants indirectly showed alteration in trichome density, through effects on epidermal cell area. However, brassinosteroids (BRs) and jasmonates (JAs) directly affected trichome density and allelochemical content, and in an opposite fashion. The BR-deficient mutant dpy showed enhanced pubescence, zingiberene biosynthesis, and proteinase inhibitor expression; the opposite was observed for the JA-insensitive jai1-1 mutant. The dpyxjai1-1 double mutant showed that jai1-1 is epistatic to dpy, indicating that BR acts upstream of the JA signalling pathway. Herbivory tests with the poliphagous insect Spodoptera frugiperda and the tomato pest Tuta absoluta clearly confirmed the importance of the JA-BR interaction in defence against herbivory. The study underscores the importance of hormonal interactions on relevant agricultural traits and raises a novel biological mechanism in tomato that may differ from the BR and JA interaction already suggested for Arabidopsis.

Characterization and Experimental Host Range of a Brazilian Tomato Isolate of Tomato severe rugose virus

We report the complete molecular characterization of the DNA-A and DNA-B of a Brazilian tomato isolate of Tomato severe rugose virus (ToSRV) and the experimental host range of the virus determined using white-fly transmission tests. Genome analysis showed that ToSRV has a close evolutionary relationship with Tomato rugose mosaic virus. Of 33 plants species inoculated with viruliferous Bemisia tabaci biotype B, 13 species were susceptible to ToSRV, nine asymptomatically. Therefore, ToSRV disease management strategy should include the control of infected weeds close to tomato fields.

Biochemical responses of the ethylene-insensitive Never ripe tomato mutant subjected to cadmium and sodium stresses

In order to further address the known interaction between ethylene and components of the oxidative system, we have used the ethylene-insensitive Never ripe (Nr) tomato (Solanum lycopersicum L) mutant, which blocks ethylene responses. The mutant was compared to the control Micro-Tom (MT) cultivar subjected to two stressful situations: 100 mM NaCl and 0.5 mM CdCl(2). Leaf chlorophyll, lipid peroxidation and antioxidant enzyme activities in roots, leaves and fruits, and Na and Cd accumulation in tissues were determined. Although we verified a similar growth pattern and Na and Cd accumulation for MT and Nr, the mutant exhibited reduced leaf chlorophyll degradation following stress. In roots and leaves, the patterns of catalase (CAT), glutathione reductase (GR), ascorbate peroxidase (APX), guaiacol peroxidase (GPOX), superoxide dismutase (SOD) enzyme activity as well as malondialdehyde (MDA) and hydrogen peroxide (H(2)O(2)) production under the stressful conditions tested were very similar between MT and Nr mutant. However, Nr fruits showed increased H(2)O(2) production, reduced and enhanced APX activity in NaCl and CdCl(2), respectively, and enhanced GPOX in NaCl. Moreover, through non-denaturing PAGE, a similar reduction of SOD I band intensity in both, control MT and Nr mutant, treated with NaCl was observed. In leaves and fruits, a similar SOD activity pattern was observed for all periods, genotypes and treatments. Overall the results indicate that the ethylene signaling associated with NR receptor can modulate the biochemical pathways of oxidative stress in a tissue dependent manner, and that this signaling may be different following Na and Cd exposure. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Vida útil e qualidade de frutos de tomateiros tratados com paclobutrazol

A aplicação de reguladores de crescimento pode influenciar todas as fases do desenvolvimento de uma planta, incluindo o florescimento, o desenvolvimento e a maturação de frutos e sementes. Assim, avaliaram-se as principais características físicas e químicas e a vida útil dos frutos de tomate obtidos de plantas tratadas com paclobutrazol - PBZ (0, 50 e 100 mg L-1), via rega de mudas, aos 15 dias após a semeadura. Os frutos foram analisados imediatamente após a colheita e aos cinco, 10, 15 e 20 dias de armazenamento, em condições ambientes. A eficiência dos tratamentos e a qualidade dos frutos foram determinadas por meio da perda de matéria fresca, firmeza da polpa, teores de sólidos solúveis (SS), acidez titulável (AT), vitamina C e relação SS/AT. Adotou-se o delineamento experimental inteiramente casualizado, em esquema fatorial 3 x 5 (três concentrações de paclobutrazol x cinco períodos de armazenamento em temperatura ambiente). As aplicações de paclobutrazol em mudas de tomateiro, aos 15 dias após a semeadura, nas concentrações de 50 e 100 mg L-1, não alteraram a vida útil dos frutos do tomate longa vida AF 7631. O aumento das concentrações de PBZ resultou em menor perda de matéria fresca dos frutos e sua menor firmeza e acidez. Os teores de sólidos solúveis e de vitamina C e a relação SS/AT não se alteraram com o aumento das concentrações de PBZ. Os frutos, independentemente das concentrações de PBZ aplicadas às mudas, chegaram aos 20 dias de armazenamento (25 ± 2 ºC e 75 ± 5% UR) em condições para consumo, mesmo tendo perdido significativa quantidade de matéria fresca, acidez e firmeza.

Emergência e desenvolvimento de mudas de tomate IPA 6 em substratos, contendo esterco ovino

A busca por substratos alternativos, que possam substituir produtos comerciais na produção de mudas de tomate, é de fundamental importância para a redução dos custos nessa fase inicial da cultura. Objetivou-se, com esta pesquisa, avaliar a qualidade de mudas de tomate industrial IPA 6, produzidas com substratos à base de esterco ovino. O experimento foi conduzido em viveiro da Universidade Federal Rural de Pernambuco, Unidade Acadêmica de Serra Talhada, de 16 de fevereiro a 30 de março de 2012. Utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições. Os tratamentos avaliados foram: T1 - [substrato comercial]; T2 - [esterco ovino + areia (1:1)]; T3 - [esterco ovino + areia (2:1)]; T4 - [esterco ovino + areia (3:1)]; T5 - [esterco ovino + solo (1:1)]; T6 - [esterco ovino + solo (2:1)]; T7 - [esterco ovino + solo (3:1)]; T8 - [esterco ovino + areia + solo (1:1:1)];T9 - [esterco ovino + areia + solo (2:1:1)]; T10 - [esterco ovino + areia + solo (3:1:1)]. Os indicadores de emergência avaliados foram: percentagem, índice de velocidade e tempo médio de emergência. Analisaram-se as seguintes características de desenvolvimento: número de folhas, altura de plântula, diâmetro de caule, comprimento de raízes, massa da matéria seca da parte aérea e das raízes. O substrato comercial proporcionou melhor vigor de mudas de tomate IPA 6. Por outro lado, o uso do esterco ovino mais solo (2:1), para compor substratos alternativos constituiu-se opção viável para a produção de mudas desse cultivar.

Genetic divergence of tomato subsamples

Understanding the genetic variability of a species is crucial for the progress of a genetic breeding program and requires characterization and evaluation of germplasm. This study aimed to characterize and evaluate 101 tomato subsamples of the Salad group (fresh market) and two commercial controls, one of the Salad group (cv. Fanny) and another of the Santa Cruz group (cv. Santa Clara). Four experiments were conducted in a randomized block design with three replications and five plants per plot. The joint analysis of variance was performed and characteristics with significant complex interaction between control and experiment were excluded. Subsequently, the multicollinearity diagnostic test was carried out and characteristics that contributed to severe multicollinearity were excluded. The relative importance of each characteristics for genetic divergence was calculated by the Singh's method (Singh, 1981), and the less important ones were excluded according to Garcia (1998). Results showed large genetic divergence among the subsamples for morphological, agronomic and organoleptic characteristics, indicating potential for genetic improvement. The characteristics total soluble solids, mean number of good fruits per plant, endocarp thickness, mean mass of marketable fruit per plant, total acidity, mean number of unmarketable fruit per plant, internode diameter, internode length, main stem thickness and leaf width contributed little to the genetic divergence between the subsamples and may be excluded in future studies.

Mechanisms of growth inhibition of Phytomonas serpens by the alkaloids tomatine and tomatidine

Phytomonas serpens are flagellates in the family Trypanosomatidae that parasitise the tomato plant (Solanum lycopersicum L.), which results in fruits with low commercial value. The tomato glycoalkaloid tomatine and its aglycone tomatidine inhibit the growth of P. serpens in axenic cultures. Tomatine, like many other saponins, induces permeabilisation of the cell membrane and a loss of cell content, including the cytosolic enzyme pyruvate kinase. In contrast, tomatidine does not cause permeabilisation of membranes, but instead provokes morphological changes, including vacuolisation. Phytomonas treated with tomatidine show an increased accumulation of labelled neutral lipids (BODYPY-palmitic), a notable decrease in the amount of C24-alkylated sterols and an increase in zymosterol content. These results are consistent with the inhibition of 24-sterol methyltransferase (SMT), which is an important enzyme that is responsible for the methylation of sterols at the 24 position. We propose that the main target of tomatidine is the sterols biosynthetic pathway, specifically, inhibition of the 24-SMT. Altogether, the results obtained in the present paper suggest a more general effect of alkaloids in trypanosomatids, which opens potential therapeutic possibilities for the treatment of the diseases caused by these pathogens.

Identificação do Vírus do Frisado Amarelo do Tomateiro (TYLCV) e do Vírus do Mosaico do Tomateiro (ToMV), na Cultura de Tomate na Ilha Santiago, Cabo Verde.

Sintomas atribuídos ao vírus do Frisado Amarelo do Tomateiro (TYLCV) e ao vírus do Mosaico do Tomateiro (ToMV) são frequentemente registados em solanáceas em Cabo Verde e a eles associam-se prejuízos em culturas, sobretudo de tomate. Para confirmar a presença de TYLCV e ToMV em solanáceas em Cabo Verde, avaliaram-se por teste DAS-ELISA 16 amostras de plantas das espécies Solanum lycopersicum, S. melanogena, Capsicum annum e C. frutescens com sintomas de viroses. Determinou-se ainda a presença de TYLCV e ToMV em seis lotes de sementes de três cultivares de tomateiro, “Calor”, “CV01” e “Produtor”, produzidas no país em 2008 e 2009 e em plantas provenientes dessas sementes. Finalmente avaliou-se a incidência de viroses e a produtividade em ensaios instalados com plantas obtidas dessas sementes. TYLCV foi encontrado em 10 das amostras de solanáceas estudadas, constituindo S. lycopersicum, S. melanogena e C. annum plantas hospedeiras do vírus em Cabo Verde. Por sua vez, ToMV foi registado numa amostra de S. lycopersicum. TYLCV foi detectado em sementes das três cultivares estudadas e ToMV nas sementes da cv. CV01. Nos ensaios de campo detectou-se apenas TYLCV que surgiu em amostras de plantas de todas as modalidades (cultivar x ano da semente). A média da incidência de viroses registada nos ensaios de campo foi de 0,8% na cv. CV01, 44,5% na cv. Produtor e 51,5% na cv. Calor e as médias das produções no ensaio de S. Domingos foram de 20,6 t/ha em ‘CV01’, 17,4 t/ha em ‘Produtor’ e 11,6 t/ha em ‘Calor’. Mostrou-se que “Tomatinho”, variedade espontânea de S. lycopersicum, e plantas de S. melanogena que são mantidas nos campos para além do ciclo do tomateiro aparecem infectadas por TYLCV, constituindo importante reservatório do vírus.

The tomato genome sequence providies insights into fleshy fruit evolution

Tomato (Solanum lycopersicum) is a major crop plant and a model system for fruit development. Solanum is one of the largest angiosperm genera1 and includes annual and perennial plants from diverse habitats. Here we present a high-quality genome sequence of domesticated tomato, a draft sequence of its closest wild relative, Solanum pimpinellifolium2, and compare them to each other and to the potato genome (Solanum tuberosum). The two tomato genomes show only 0.6% nucleotide divergence and signs of recent admixture, but show more than 8% divergence from potato, with nine large and several smaller inversions. In contrast to Arabidopsis, but similar to soybean, tomato and potato small RNAs map predominantly to gene-rich chromosomal regions, including gene promoters. The Solanum lineage has experienced two consecutive genome triplications: one that is ancient and shared with rosids, and a more recent one. These triplications set the stage for the neofunctionalization of genes controlling fruit characteristics, such as colour and fleshiness.

Aumento da eficiência nutricional de tomateiros inoculados com bactérias endofíticas promotoras de crescimento

Bactérias endofíticas promotoras de crescimento podem aumentar a eficiência nutricional das plantas, favorecendo sua produção. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de 10 isolados de bactérias endofíticas, previamente selecionados como agentes promotores do crescimento de plantas, sobre a eficiência de absorção, utilização e translocação de nutrientes em plantas de tomateiros em casa de vegetação. Para a introdução das bactérias endofíticas em plântulas de tomateiro cv. Santa Clara, utilizou-se o corte do hipocótilo. Cinqüenta e cinco dias após o transplantio das seções de parte área, as plantas foram coletadas para a determinação da matéria seca da parte aérea e dos teores de macro e micronutrientes. Os teores de N, P, K, Ca, Mg, Cu e Zn na parte aérea e os de N, P, Mg e Mn nas raízes das plantas inoculadas diferiram da testemunha sem inoculação. As bactérias endofíticas Micrococcus sp. (UFLA 11-LS) e Brevundimonas sp. (UFV-E49), identificadas por meio do seqüenciamento do gene 16S do DNA ribossômico, propiciaram a maior eficiência de absorção de P em relação à testemunha. A bactéria endofítica Micrococcus sp. apresentou maior eficiência na utilização de N, P, K, Ca, Mg, S, Cu, Fe e Zn. Os maiores teores de N, P, K, Mg e Zn foram encontrados na parte aérea das plantas inoculadas com Brevundimonas sp. Os resultados deste trabalho indicam que estes isolados de bactérias endofíticas podem aumentar a eficiência nutricional de plantas de tomate.

Herbivory in the previous generation primes plants for enhanced insect resistance.

Inducible defenses, which provide enhanced resistance after initial attack, are nearly universal in plants. This defense signaling cascade is mediated by the synthesis, movement, and perception of jasmonic acid and related plant metabolites. To characterize the long-term persistence of plant immunity, we challenged Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) and tomato (Solanum lycopersicum) with caterpillar herbivory, application of methyl jasmonate, or mechanical damage during vegetative growth and assessed plant resistance in subsequent generations. Here, we show that induced resistance was associated with transgenerational priming of jasmonic acid-dependent defense responses in both species, caused caterpillars to grow up to 50% smaller than on control plants, and persisted for two generations in Arabidopsis. Arabidopsis mutants that are deficient in jasmonate perception (coronatine insensitive1) or in the biogenesis of small interfering RNA (dicer-like2 dicer-like3 dicer-like4 and nuclear RNA polymerase d2a nuclear RNA polymerase d2b) do not exhibit inherited resistance. The observation of inherited resistance in both the Brassicaceae and Solanaceae suggests that this trait may be more widely distributed in plants. Epigenetic resistance to herbivory thus represents a phenotypically plastic mechanism for enhanced defense across generations.

Remorin, a solanaceae protein resident in membrane rafts and plasmodesmata, impairs potato virus X movement.

Remorins (REMs) are proteins of unknown function specific to vascular plants. We have used imaging and biochemical approaches and in situ labeling to demonstrate that REM clusters at plasmodesmata and in approximately 70-nm membrane domains, similar to lipid rafts, in the cytosolic leaflet of the plasma membrane. From a manipulation of REM levels in transgenic tomato (Solanum lycopersicum) plants, we show that Potato virus X (PVX) movement is inversely related to REM accumulation. We show that REM can interact physically with the movement protein TRIPLE GENE BLOCK PROTEIN1 from PVX. Based on the localization of REM and its impact on virus macromolecular trafficking, we discuss the potential for lipid rafts to act as functional components in plasmodesmata and the plasma membrane.

Mating type, mefenoxam sensitivity, and pathotype diversity in Phytophthora infestans isolates from tomato in Brazil

The objective of this work was to characterize 79 Phytophthora infestans isolates collected in tomato (Solanum lycopersicum) fields, as to mating type, mefenoxam sensitivity, and pathotype composition. The isolates were sampled in 2006 and 2007 in seven Brazilian states as well as in the Distrito Federal. They were characterised as to mating type (n=79), sensitivity to fungicide mefenoxam (n=79), and virulence to three major resistance genes Ph-1, Ph-2, and Ph-3/Ph-4 (n=62). All isolates were of the mating type A1. Resistant isolates were detected in all sampled states, and its average frequency was superior to 50%. No difference was detected in pathotype diversity, neither between subpopulations collected in 2006 and 2007 nor between isolates grouped as resistant or intermediately sensitive to mefenoxam. All major resistance genes were overcome at different frequencies: Ph-1, 88.7%; Ph-2, 64.5%; and Ph-3/Ph-4, 25.8%. Isolates with virulence genes able to overcome all major resistance genes were detected at low frequencies. Tomato breeding programs in Brazil must avoid the development of cultivars with resistance based exclusively on major genes.

Agrupamento de curvas de progresso de requeima, em tomateiro originado de cruzamento interespecífico

O objetivo deste trabalho foi estimar curvas de progresso de requeima, em genótipos de tomateiro, e identificar grupos de genótipos resistentes à doença. Foram avaliados 25 híbridos de tomateiro, originados de cruzamentos entre quatro variedades comerciais, um acesso do Banco de Germoplasma de Hortaliças (BGH), da Universidade Federal de Viçosa (UFV), e cinco linhagens F8 (Solanum lycopersicum x Solanum habrochaites), estas últimas selecionadas como fonte de resistência à requeima. As plantas foram inoculadas com uma mistura de esporângios de Phytophthora infestans e, em seguida, foram realizadas seis avaliações quanto à severidade de requeima, a intervalos de três dias. Ajustou-se o modelo exponencial aos dados de percentagem de severidade de requeima, e as estimativas obtidas quanto à incidência inicial da doença (y o) e taxa de progresso da doença (r) foram submetidas à análise de variância multivariada (Manova). As médias dessas estimativas, para cada genótipo, foram submetidas à análise de agrupamento. Observou-se um número ótimo de oito grupos distintos, o que possibilitou identificar genótipos resistentes e suscetíveis. Os híbridos experimentais Ikram x 73 A, Nemo-Netta x 133 A, Ikram x 163 A e Nemo-Netta x 163 A apresentaram a menor taxa de progresso de requeima e, portanto, maior resistência à doença.

Marcador microssatélite associado ao alelo Ty-1 de resistência a Begomovirus em tomateiro

O objetivo deste trabalho foi associar um marcador microssatélite ao alelo Ty-1 de resistência a Begomovirus em tomateiro, e avaliar a eficiência desta associação na seleção de linhagens resistentes ao vírus. Os marcadores SSR-47 e SSR-48 foram testados em linhagens isogênicas contrastantes quanto à presença do alelo Ty-1 (LA-3473, LA-3474, LA-3475). O marcador SSR-47, por ter detectado polimorfismo nas linhagens, foi o único utilizado nas etapas subsequentes da pesquisa. Detectada a associação entre o SSR-47 e o alelo Ty-1, testou-se sua eficiência na seleção de genótipos avançados de tomateiro. Para confirmar a eficiência da seleção, foi realizada a avaliação fenotípica das plantas com padrões contrastantes de bandas para SSR-47, quanto à resistência a Begomovirus. Plantas que apresentaram banda única de 191 pb foram resistentes ao Begomovirus, pelo teste de inoculação por enxertia; aquelas com banda única de 180 pb foram suscetíveis; e as plantas com bandas de 191 e 180 pb foram resistentes. A distância máxima entre o Ty-1 e o marcador SSR-47 foi de 2,7 cM. Este marcador foi efetivo em caracterizar genótipos portadores do alelo Ty-1. As respostas das plantas à infecção pelo Begomovirus, induzida via enxertia, são consistentes com as reações previstas com o uso do marcador molecular SSR-47.