Transformação genética de feijão-caupi (Vigna unguiculata L. Walp) visando à introdução de genes de resistência a viroses

Abstract

O feijão-caupi (Vigna unguiculata L. Walp.) é conhecido nas regiões Norte e Nordeste do Brasil como feijão-de-corda, feijão-verde, feijão macassar ou feijão-de-praia. É uma planta muito importante na alimentação humana por ser fonte natural de proteínas, calorias, vitaminas e minerais. Dentre as doenças que mais causam perdas para a cultura destacam-se as viroses, e dentre elas o mosaico severo (Cowpea severe mosaic virus- CPSMV) que pode levar a perdas de até 100% da produção nas áreas afetadas, e a virose causada pelo Cowpea aphid-borne mosaic virus (CABMV), que tem importância devido à sua ampla ocorrência. O presente trabalho teve como objetivo a obtenção de plantas de feijão-caupi geneticamente modificadas (GM) resistentes ao CPSMV e ao CABMV, por meio da estratégia RNA interferente. Nesse trabalho foram obtidas 15 linhagens GM, sendo testadas 14 delas para avaliar a resistência aos vírus. Algumas linhagens apresentaram alta resistência para as condições de inoculação severa sem alteração na produção de vagens e sementes viáveis, enquanto que para as plantas controle a inoculação severa resultou na morte de todas as plantas. As linhagens GM também apresentaram tolerância ao herbicida imazapyr na concentração de 200 g.ha-1, o que foi considerado um resultado promissor, tendo em vista que a cultura do feijão-caupi atualmente encontra-se em expansão no cenário agrícola nacional. Nos testes de Southern blot, northern blot e dot blot foi confirmada a integração dos transgenes no genoma das linhagens, assim como a presença dos pequenos RNA interferentes, o que tem relação direta com a alta tolerância apresentada para os vírus. A análise da progênie realizada pelo teste qui-quadrado não demonstrou padrão de segregação Mendeliana na geração F1. Isso pode ser explicado devido à ocorrência de quimerismos nos transformantes primários (F0). Os resultados obtidos sugerem a possibilidade de utilização das melhores linhagens GM em experimentos em nível de campo visando selecionar genotipos promissores que possam fazer parte de programas de melhoramento da cultura. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Cowpea (Vigna unguiculata L. Walp.), known as feijão-de-corda, feijão-verde, or feijão macassar and feijão-de-praia in the North and Northeastern regions of Brazil, is an important crop for human nutrition. Besides serving as a natural source of protein and energy, it is rich in vitamins and minerals. Although it is a widespread crop which can be grown in areas of extreme climatic and environmental conditions, it is confronted with certain problems like pests and diseases among others. Among diseases that devastate the crop are those caused by Cowpea severe mosaic virus (CPSMV) and Cowpea aphid-borne mosaic virus (CABMV), which together may cause 100% losses in production. This work sought to develop a strategy using RNA interference to generate genetically modified (GM) cowpea plants which are resistant to CSMV and CABMV. Fifteen (15) GM lines were obtained, of which 14 were tested for resistance against the viruses. While some of the lines showed high degree of resistance without any alteration in seed pod development and seed germination, control plants died soon after inoculation with the viruses. The GM lines were also tolerant to the herbicide imazapyr at a concentration of up to 200 g/ha, showing potential in the production system of cowpea given the continuous nationwide expansion of the crop. Southern blot analysis confirmed the integration of the transgenes inserted in the genome of the lines. We also detected small interfering RNAs (siRNAs) responsible for gene silencing of the viruses and thus conferring resistance to the plant. Progeny analysis using chi-square test did not show Mendelian segregation in F1 generation. This may be attributable to the possible existence of chimeras in the primary transformants (F0). These results may be applied in field experiments using superior lines developed here for breeding programs involving the crop.