Transcriptional study of genes involved in the passage from teliospore to hyphae stage in the fungus Thecaphora frezii, the causal agent of peanut smut

Abstract

El maní (Arachis hypogaea L.) es uno de los cultivos leguminosos más importantes de Argentina. Durante el ciclo de siembra, es atacado frecuentemente por enfermedades de origen fúngico, entre ellos por Thecaphora frezii, cuyas esporas son estructuras que le confieren resistencia a este fitopatógeno. El pasaje de teliospora a hifa es un proceso característico de algunos hongos, siendo fundamental para que el ciclo de vida se complete. A partir de los transcriptomas de las teliosporas e hifas de Thecaphora frezii nos propusimos identificar aquellos genes que estuvieran diferencialmente expresados en este pasaje y encontramos 134 up-regulados y 66 down-regulados, los cuales participarían en diferentes procesos celulares como son a) ciclo mitótico y procesamiento del ADN; b) destino de la célula; c) rescate, defensa y virulencia celular; d) desintoxicación mediada por CYP450; e) energía; f) interacción de nutrientes y adaptación nutricional; g) metabolismo; g) proteínas con funciones de unión o requerimiento de cofactores; h) estrés, diferenciación celular y biogénesis de componentes celulares; i) transporte, comunicación de las células y transcripción. La identificación de genes de Thecaphora frezii y sus niveles de expresión en distintos estadios de diferenciación podrían contribuir al conocimiento de mecanismos biológicos presentes en este hongo.

Peanuts (Arachis hypogaea L.) are among the most important leguminous crops in Argentina. During the growing season, they are frequently attacked by fungal diseases, including Thecaphora frezii. The spores of T. frezii are structures that confer resistance to this phytopathogen. The transition from teliospore to hypha is a characteristic process of some fungi, which is essential for completing their life cycle. Using the transcriptomes of teliospores and hyphae of T. frezii, we aimed to identify genes that were differentially expressed during this transition, and we found 134 up-regulated and 66 down-regulated genes, which would participate in different cellular processes such as: (a) cell cycle and DNA processing; (b) cell fate; (c) rescue, defense and cellular virulence; (d) detoxification by CYP450; (e) energy; (f) nutrient interaction and nutritional adaptation; (g) metabolism; (g) proteins with binding functions or cofactor requirements; (h) stress, cell differentiation and biogenesis of cell components; and (i) transport, cell communication and transcription. The identification of genes in T. frezii and their expression levels during different stages of differentiation could contribute to our understanding of the biological mechanisms in this fungus.