Plant parasitism evolution: large-scale comparative omics analysis and the role of jasmonic acid (JA) in shaping haustorium formation
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Evolução do parasitismo vegetal: análise omica comparativa em larga escala e o papel do ácido jasmônico (JA) na formação do haustório
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Resumo
Approximately one percent of angiosperms are parasites, with this lifestyle having
independently evolved at least 12 times. The haustorium is the common organ among
all parasite species, necessary for invading and extracting resources from their hosts.
There are three main types of parasitic plants: facultative hemiparasites, obligate
hemiparasites, and holoparasites, varying in their dependency on hosts. This
dissertation is structured into three main chapters. In Chapter 1, an Introduction to
Parasitic Plants is provided, contextualizing the phenomenon of plant parasitism.
Chapter 2 conducts a comparative and evolutionary analysis, focusing on comparing
genetically distant parasite species, exploring changes in gene expression of the
haustorium, and revealing the convergent evolution of essential functions for parasitism.
In Chapter 3, the role of Jasmonic Acid in Host Defense is explored. Solanum
lycopersicum var Micro-Tom and the parasite Phtheirospermum japonicum were used as
models to study how the host plant reacts to parasitic invasion, presenting preliminary
results on the role of jasmonic acid in this context. The research highlights the genomic
adaptations of parasitic plants to new metabolic and developmental conditions and how
they manipulate host gene expression to enhance their parasitic efficiency.
Abstract
Cerca de um por cento das angiospermas são parasitas, tendo este estilo de vida
surgido independentemente pelo menos 12 vezes. O haustório é o órgão comum entre
todas as espécies parasitas, necessário para invasão e extração de recursos dos seus
hospedeiros. Existem três tipos principais de plantas parasitas: hemiparasitas
facultativas, hemiparasitas obrigatórias e holoparasitas, variando na dependência de
seus hospedeiros. Esta dissertação está estruturada em três capítulos principais. No
capítulo um faço uma Introdução às Plantas Parasitas para contextualizar o fenômeno
do parasitismo vegetal. No segundo capítulo, foi realizado uma análise comparativa e
evolutiva, com foco na comparação entre espécies parasitas distantes geneticamente,
explorando mudanças na expressão gênica do haustório e revelando evolução
convergente de funções essenciais para o parasitismo. Já no terceiro capítulo a função
do Ácido Jasmônico na Defesa do Hospedeiro. Foi utilizado Solanum lycopersicum var
Micro-Tom e a parasita Phtheirospermum japonicum como modelos para estudar como
a planta hospedeira reage à invasão parasitária, apresentando resultados preliminares
sobre o papel dos Ácido Jasmônico nesse contexto. A pesquisa destaca não apenas as
adaptações genéticas das plantas parasitas para novas condições metabólicas e de
desenvolvimento, mas também como elas manipulam a expressão genética dos
hospedeiros para aumentar sua eficiência parasitária.
Assunto
Desenvolvimento Vegetal, Parasito de Planta, Evolução Molecular, Hormônio Vegetal
Palavras-chave
parasitic plants, haustorium, molecular evolution, jasmonic acid