Witches' Broom Disease (WBD), caused by the hemibiotrophic basidiomycete Moniliophthora perniciosa [syn. Crinipellis perniciosa (Stahel) Singer; Marasmiaceae s.l.], is the most significant disease of cacao (Theobroma cacao) in Brazil. M. perniciosa can infect a variety of hosts, allowing classification into three biotypes, C, L and S. The C-biotype infects cacao and related species. The L-biotype infects lianas (vines) without inducing symptoms. The S-biotype colonizes solanaceous plants such as tomato (Solanum lycopersicum). Our group has demonstrated that the tomato cultivar Micro-Tom (MT) is a suitable model for studying the biotrophic phase of the interaction with M. perniciosa. Mainly because the pathogen induces in MT symptoms of hypertrophy, stem hyperplasia, and uncontrolled branching, forming green brooms (symptoms characteristic of C-biotype infected T. cacao). However, the transition to the necrotrophic stage of the disease with the formation of basidiocarps has never been reported in tomato. Additionally, our group showed that cytokinins (CKs) are important for the development and progression of symptoms. Recently, the repression of proteins from the SQUAMOSA PROMOTER-BINDING PROTEIN-LIKE (SPL/SBP-box) family of transcription factors has been shown to be part of the infection strategy of pathogens causing WBD-like diseases. Such transcription factors are plant specific and play essential functions for plant development (e.g. branching) in addition to acting in response to abiotic and biotic stresses. Furthermore, some members of this family have been described to interfere negatively with CK signaling. Interestingly, transgenic MT plants with low levels of SPL/SBPs, due to the overexpression of microRNA156 (156-OE, which down-regulates SPL/SBPs), have some phenotypic characteristics that resemble M. perniciosa-infected MT plants. Such as increased branching and number of locules in the fruits. Looking at our group previous mRNA-seq data from inoculated MT plants, we observed that the repression of SPL/SBPs is part of the M. perniciosa infection strategy. Thus, we investigated whether the repression of such proteins has an impact on susceptibility by inoculating 156-OE plants. Such plants showed not only more symptoms, but also increased severity of symptoms, greater pathogen colonization, and, for the first time in a tomato genotype, we noticed the transition to the necrotrophic stage, producing basidiocarps. Orthologs of the tomato SlSBP15 gene (e.g. arabidopsis AtSPL9) participate in the immune response and also in CK signaling. Thus, we inoculated plants that overexpress a version of this protein resistant to the downregulation by the microRNA156 (rSBP15-OE). These plants developed fewer symptoms, and symptoms developed were milder. Furthermore, they demonstrated less pathogen colonization than MT. Consistently, rSBP15-OE plants show induced defense and CK-degradation genes, which is possibly responsible for the reduction of symptoms. Meanwhile, 156-OE plants have repressed defense genes and induced CK-synthesis genes, which may be favoring the pathogen. Thus, this gene is a potential candidate for further studies involving resistance to M. perniciosa, with potential applications in cacao improvement

A vassoura-de-bruxa (VDB), causada pelo basidiomiceto hemibiotrófico Moniliophthora perniciosa [syn. Crinipellis perniciosa (Stahel) Singer; Marasmiaceae s.l.], é a mais significativa enfermidade do cacaueiro (Theobroma cacao) no Brasil. M. perniciosa pode infectar uma variedade de hospedeiros, permitindo a classificação em três biótipos, C, L e S. O biótipo-C infecta o cacaueiro e espécies aparentadas. O biótipo-L infecta lianas (cipós) sem induzir sintomas. Já o biótipo-S coloniza solanáceas, como tomateiro (Solanum lycopersicum). Nosso grupo ja demonstrou que a cultivar de tomateiro Micro-Tom (MT) é um modelo adequado para o estudo da fase biotrófica da interação com M. perniciosa. Pois, em MT, o fungo induz sintomas de hipertrofia, hiperplasia caulinar, ramificação descontrolada formando vassouras verdes (sintomas também característicos do cacaueiro infectado pelo biótipo-C). Porém, a transição para o estágio necrotrófico da doença com a formação de basidiocarpos nunca foi reportada em tomateiro. Adicionalmente, nosso grupo mostrou que citocininas (CKs) são importantes para o desenvolvimento e progressão dos sintomas. Recentemente foi comprovado que a repressão de proteínas da família de fatores de transcrição SQUAMOSA PROMOTER-BINDING PROTEIN-LIKE (SPL/SBP-box) é parte da estratégia de infecção de patógenos causadores doenças semelhantes à VDB. Tais fatores de transcrição são específicos de plantas e desempenham funções indispensáveis para o desenvolvimento vegetal (e.g. ramificação) além de atuar na resposta à estresses abióticos e bióticos. Ademais, alguns membros dessa família foram descritos por interferir negativamente na sinalização de CK. Curiosamente, plantas transgênicas de MT com baixos níveis de SPL/SBPs pela superexpressão do microRNA156 (156-OE, o qual regula negativamente SPL/SBPs) apresentam algumas características fenotípicas que se assemelham às plantas de MT infectadas por M. perniciosa, como a perda de dominância apical e aumento do número de lóculos nos frutos. Olhando dados prévios do nosso grupo de mRNA-seq, proveniente de plantas de MT inoculadas, observamos que a repressão de SPL/SBPs é parte da estratégia de infecção de M. perniciosa. Dessa forma, investigamos se a repressão de tais proteínas possuem um impacto na susceptibilidade inoculando plantas com baixos níveis de SPL/SBPs. Tais plantas demonstraram não somente mais sintomas, como também maior severidade nos sintomas, maior colonização do patógeno e primeira vez em um genótipo de tomateiro foi notado a transição para o estágio necrotrófico, produzindo basidiocarpos. Ortólogos do gene SlSBP15 de tomateiro (AtSPL9 de arabidopsis e OsSPL14 de arroz) participam da resposta imune e também da sinalização de CK. Dessa forma, inoculamos plantas que superexpressam uma versão dessa proteína resistente à regulação negativa do microRNA156 (rSBP15-OE) para avaliar o papel dessa proteína na interação. Essas plantas desenvolveram menos sintomas, e os sintomas desenvolvidos foram mais brandos. Além disso, demonstraram uma menor colonização do patógeno que MT. Consistentemente, plantas rSBP15-OE apresentam genes de defesa e degradação de CK induzidos, o que possivelmente é responsável pela redução dos sintomas. Enquanto isso, plantas 156-OE possuem genes de defesa reprimidos e genes de síntese de CK induzidos, o que pode estar favorecendo o patógeno. Dessa forma, esse gene é um potencial candidato para mais estudos envolvendo resistência a M. perniciosa, com potenciais aplicações no melhoramento de cacaueiro