PRATYOMICS

Objetivo temático: Metabolómica da planta para o controlo do nemátode das lesões radiculares Pratylenchus penetrans

Área Científica: Agronomia, Produção e Proteção de Plantas, Biotecnologia Agrária e Biotecnologia Alimentar

Síntese do Projeto: Os nemátodes fitoparasitas são responsáveis por perdas económicas e produtivas muito significativas pondo em causa a sustentabilidade agrícola e sendo, por isso, considerados uma ameaça para a agricultura mundial. As práticas mais comuns para o controlo destes fitoparasitas incluem a aplicação de nematodicidas de síntese, o melhoramento tradicional de plantas e alternativas de cultivo como a rotação de culturas. As presentes restrições ao uso de químicos agrícolas de síntese, devido aos efeitos nocivos para o meio ambiente e saúde humana (segundo a Diretiva Europeia 2009/128/EC), impõem uma reavaliação das presentes estratégias de controlo e um investimento em alternativas mais sustentáveis para mitigar os danos causados por estes fitoparasitas. Os nemátodes das lesões radiculares (NLR) do género Pratylenchus representam um desafio mundial para a proteção das culturas e a para a sua produtividade (3). O Pratylenchus penetrans é uma das espécies mais devastadoras deste grupo, causando perdas significativas de culturas com interesse agrícola (e.g. milho, batata, outras), ornamental (e.g. rosas e açucenas) e frutícola (e.g. macieiras e cerejeiras). Em 2018, este nemátode foi classificado como espécie de quarentena A1 na América do Sul. Na União Europeia (UE), P. penetrans foi recentemente introduzido na lista de pragas regulamentadas não sujeitas a quarentena A2 de acordo com o regulamento UE 2016/2031 (Anexo 4), tendo sido já anteriormente reportado em diversos países europeus como o principal NLR associado à cultura de batateira, Solanum tuberosum L.. Em Portugal, esta espécie é também detetada com frequência em campos de batateira e, igualmente, associada ao decréscimo de rendimento da cultura. O controlo efetivo dos NLR é dificultado pela ausência de variedades naturais resistentes. Neste sentido, os mecanismos de parasitismo dos NLR (8), e em particular, de P. penetrans, têm sido alvo de estudo para o desenvolvimento de estratégias de controlo mais específicas. Recentemente foram investigadas as respostas celulares e transcripcionais de cultivares de luzerna (Medicago sativa L.) com diferentes suscetibilidades a P. penetrans. A cultivar resistente apresentou menos lesões radiculares e uma maior acumulação de depósitos de taninos nas células do córtex da raiz. Estas alterações fenotípicas mostraram estar correlacionadas com uma elevada expressão génica das vias metabólicas envolvidas na produção de metabolitos secundários (e.g. taninos), no fortalecimento das paredes celulares, e na ativação de alguns componentes essenciais do sistema imune da planta hospedeira. Como observado em outros nemátodes fitoparasitas migratórios, os metabolitos secundários de cultivares resistentes ao P. penetrans poderão estar envolvidos na mediação da resistência do hospedeiro e, consequentemente, representar um alvo promissor na redução do impacto deste NLR.

A metabolómica de plantas é uma área recente no estudo da resistência de culturas em resposta à infeção de nemátodes fitoparasitas (16-19), podendo acelerar os programas de melhoramento e o desenvolvimento de novos pesticidas. Este projeto tem como principais objetivos: (i) comparar o perfil do metabolismo global de cultivares resistentes e suscetíveis de batateira em resposta à infeção com P. penetrans como abordagem na identificação de metabolitos secundários candidatos envolvidos nas propriedades nematodicidas da planta hospedeira resistente; (ii) avaliar a bioatividade dos metabolitos secundários selecionados em P. penetrans; e (iii) compreender o mecanismo de ação dos metabolitos secundários mais promissores no controlo do nemátode através do estudo das alterações transcriptómicas e das vias moleculares afetadas em P. penetrans que poderão ser utilizadas como ferramentas na descoberta de novos alvos para a gestão sustentável desta espécie. O projeto PratyOmics reúne uma equipa de investigação sólida e multidisciplinar com elevado número de publicações científicas no domínio da Proteção de Plantas e com especialização nas principais abordagens metodológicas do projeto. O projeto dará ainda continuidade à colaboração entre as equipas anteriormente estabelecidas no projeto nacional PTDC/AGRPRO/ 2589/2014: PratyTech - Biotechnology approaches towards control of the root lesion nematode Pratylenchus penetrans. Os resultados previamente obtidos (9, 12, 14) em combinação com o conhecimento gerado pelo PratyOmics irão potenciar os contributos do projeto nomeadamente: 1) na identificação de novos compostos derivados de plantas com propriedades nematodicidas; e 2) na seleção de interesse do hospedeiro resistente para integração em programas de melhoramento de precisão (como na edição do genoma de cultivares suscetíveis) para o desenvolvimento de cultivares resistentes ao P. penetrans.

Investigador Responsável na UC: Doutora Ivânia Sofia Grasina Esteves

Unidade Orgânica UC: Departamento de Ciências da Vida - FCTUC

Instituições participantes no Projeto: Universidade de Coimbra, Instituto Nacional de Investigação Agrária e Veterinária, I.P., Universidade de Évora

Instituição Financiadora/Gestora: FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Programa de Financiamento: Concurso de Projetos de IC&DT em todos os Domínios Científicos - 2020

Período de execução: De 01/03/2020 a 29/02/2024 (36 meses)

Custo total elegível (EUR): 249.936,90€

Apoio financeiro público nacional: 249.936,90€

Técnico do Projeto: Miguel Barateiro

Contacto: 239247027