Investigação de microRNAs de feijão (Phaseolus vulgaris L.) envolvidos na interação com o patógeno Colletotrichum lindemuthianum

Abstract

A antracnose, causada pelo fungo hemibiotrófico Colletotrichum lindemuthianum, é uma doença altamente destrutiva para a cultura do feijão comum (Phaseolus vulgaris L.). A compreensão dos mecanismos moleculares envolvidos nas respostas de defesa é crucial para o desenvolvimento de tecnologias aplicadas ao melhoramento genético do feijão. Entre os mecanismos moleculares relacionados na interação planta-patógeno, os microRNAs (miRNAs) têm se destacado por atuarem na regulação pós-transcricional de genes envolvidos com respostas imunes de plantas. Este estudo visa investigar genes de miRNAs de P. vulgaris e sua atuação na regulação dos mecanismos de defesa do feijão durante a colonização e o desenvolvimento de C. lindemuthianum. Utilizando a técnica de RT-qPCR, foram analisados os perfis de expressão de genes de miRNAs em diferentes tempos após a inoculação do fungo. Estas análises revelaram uma modulação diferenciada para alguns dos miRNAs investigados. Além disso, a análise de predição in silico de potenciais alvos dos miRNAs selecionados proporcionou um melhor entendimento dos papéis que os miRNAs desempenham durante as respostas moleculares à colonização e ao desenvolvimento de C. lindemuthianum. O resultado da predição de alvos dos miRNAs de P. vulgaris foram corroborados por estudos que confirmam que os miRNAs miR160 e o miR393 modulam a sinalização de auxina, crucial para o equilíbrio entre crescimento e defesa da planta. Os alvos preditos para o miR482 incluem proteínas envolvidas em respostas ao estresse oxidativo e tolerância à seca e salinidade. Os miRNAs miR2118 e miR5374 estão envolvidos na regulação de genes de resistência NBS-LRR, componentes das vias de desenvolvimento e do sistema imunológico das plantas. O miR5374, específico de leguminosas, mostrou-se significativamente induzido durante a infecção fúngica, sugerindo sua importância na resposta imune do feijão. A compreensão detalhada dessas interações e suas implicações na defesa contra patógenos oferece novas perspectivas para o desenvolvimento de culturas resistentes, promovendo maior produtividade e sustentabilidade agrícola. Estes achados destacam o potencial dos miRNAs como alvos para intervenções genéticas e biotecnológicas no aprimoramento da resistência das plantas a doenças.

Abstract: Anthracnose, caused by the hemibiotrophic fungus Colletotrichum lindemuthianum, is a highly destructive disease affecting common bean (Phaseolus vulgaris L.) cultivation. Understanding the molecular mechanisms involved in defense responses is crucial for developing technologies for the genetic improvement of beans. Among the molecular mechanisms related to plant-pathogen interactions, microRNAs (miRNAs) have emerged as key regulators of gene expression at the post-transcriptional level, particularly in modulating of plant immune responses. This study aims to investigate miRNA genes in P. vulgaris and their roles in regulating bean defense mechanisms during the colonization and development of C. lindemuthianum. Using RT-qPCR, the expression profiles of miRNA genes at different time points post-fungal inoculation were analyzed. These analyses revealed differential modulation for several miRNAs under investigation. Additionally, in silico prediction analysis of potential miRNA targets provided a better understanding of the roles these miRNAs play during the molecular responses to C. lindemuthianum colonization and development. The predicted miRNA targets in P. vulgaris were corroborated by studies confirming that miR160 and miR393 modulate auxin signaling, which is crucial for balancing plant growth and defense. The predicted targets for miR482 include proteins involved in responses to oxidative stress and tolerance to drought and salinity. The miRNAs miR2118 and miR5374 are involved in regulating NBS-LRR resistance genes, components of plant development pathways and immune systems. MiR5374, specific to legumes, was significantly induced during fungal infection, suggesting its importance in the bean immune response. A detailed understanding of these interactions and their implications for pathogen defense offers new perspectives for developing resistant crops, promoting higher productivity and agricultural sustainability. These findings highlight the potential of miRNAs as targets for genetic and biotechnological interventions in enhancing plant disease resistance.