Ферментативные и протеомные изменения у устойчивых и восприимчивых сортов какао выявляют различные механизмы ответа на инфекцию.
Enzymatic and proteomic changes in resistant and susceptible cacao cultivars reveal distinct response mechanisms toinfection.
Angra Paula Bomfim Rêgo, Irma Yuliana Mora-Ocampo, Elza Thaynara Cardoso de Menezes Assis, Márcia Christina da Silva Branco, Edna Dora Martins Newman Luz, Carlos Priminho Pirovani, Ronan Xavier Corrêa
Аннотация (перевод)
Черная гниль стручков, вызываемая видами species, является одним из наиболее опасных заболеваний, влияющих на производство какао. Среди этих видов считается одним из самых агрессивных, однако о молекулярных ответах какао на этот патоген известно немного. Целью данного исследования было изучение защитных механизмов какао против с помощью ферментативного анализа и бесгелевой сравнительной протеомики. Сеянцы, полученные путем укоренения черенков одного устойчивого и одного восприимчивого сорта, инокулировали патогеном, в то время как контрольные растения обрабатывали стерильной дистиллированной водой. Активность аскорбатпероксидазы (APX), гваяколпероксидазы (GPX), каталазы (CAT) и супероксиддисмутазы (SOD) измеряли через 6, 12, 18 и 24 часа после инокуляции (HAI). Содержание белков оценивали через 24 HAI с помощью масс-спектрометрии. Патоген индуцировал активность GPX с 6 HAI у устойчивого и с 12 HAI у восприимчивого сорта, тогда как активность APX увеличивалась у обоих сортов после 18 HAI. Всего во всех вариантах обработки было идентифицировано 1,583 белка. У устойчивого сорта заражение ассоциировалось со снижением фотосинтеза, перенаправлением углеводного обмена и изменениями соотношения аскорбат/дегидроаскорбат, что указывает на эффективную активацию защитных реакций. Конститутивно представленные в высоком количестве белки, связанные с антиоксидантной активностью, также могли способствовать устойчивости. Напротив, восприимчивый сорт продемонстрировал ограниченные изменения содержания белков с признаками усиления метаболизма малых молекул и накопления метилглиоксаля — цитотоксического соединения, связанного с восприимчивостью к заболеванию. В целом результаты показывают, что устойчивый сорт мобилизует раннюю антиоксидантную защиту и метаболическое перепрограммирование для борьбы с инфекцией, тогда как восприимчивый проявляет неэффективные реакции, приводящие к клеточным повреждениям. Эти результаты дают новое представление о взаимодействиях какао-, служат основой для будущих исследований на уровне транскрипции и могут способствовать развитию новых этапов предварительной селекции сортов какао.
Оригинальная аннотация
Black pod rot, caused byspecies, is one of the most severe diseases affecting cocoa production. Among these species,is considered one of the most aggressive, yet little is known about the molecular responses of cocoa to this pathogen. This study aimed to investigate the defense mechanisms of cacao againstthrough enzymatic analyses and gel-free comparative proteomics. Seedlings obtained by rooting cuttings from one resistant and one susceptible cultivar were inoculated with the pathogen, while controls received sterile distilled water. The activities of ascorbate peroxidase (APX), guaiacol peroxidase (GPX), catalase (CAT), and superoxide dismutase (SOD) were measured at 6, 12, 18, and 24 hours after inoculation (HAI). Protein abundance was evaluated at 24 HAI using mass spectrometry. The pathogen induced GPX activity from 6 HAI in the resistant and from 12 HAI in the susceptible cultivar, while APX activity increased in both cultivars after 18 HAI. A total of 1,583 proteins were identified across treatments. In the resistant cultivar, infection was associated with reduced photosynthesis, redirection of carbohydrate metabolism, and changes in the ascorbate/dehydroascorbate ratio, suggesting an efficient activation of defense responses. Constitutively abundant proteins related to antioxidant activity may also have contributed to resistance. In contrast, the susceptible cultivar showed limited protein abundance changes, with indications of increased metabolism of small molecules and accumulation of methylglyoxal, a cytotoxic compound linked to disease susceptibility. Overall, the results demonstrate that the resistant cultivar mobilizes early antioxidant defenses and metabolic reprogramming to cope with infection, whereas the susceptible exhibits inefficient responses leading to cellular damage. These findings provide new insights into cacao-interactions, offer a foundation for future transcription-level studies, and may support the development of new pre-breeding stages for cacao cultivars.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/6488a2f2-2e91-4e81-8526-53feaaaf2814
DOI: 10.3389/fpls.2026.1718408