Resumo - Esalq

P R O G R AM A D E P Ó S -G R AD U A Ç ÃO E M G E N É TIC A E M E LH O R AM E N TO D E P L AN T AS
LG N 57 99 – S em inários e m G enética e M elh oram ento de P lantas
D e pa rtam e n to de G e né tica
A ven id a P ád ua D ia s, 11 - C a ixa P osta l 83 , C E P : 13 4 00 -970 - P iracicaba - S P
h t t p : // w w w .g e n e t ic a . e sa l q . u sp . b r /s e m i n a. p h p
Fungos mutualistas x patogênicos: genômica estrutural e sua contribuição para o
entendimento das relações fungo-planta
Aluna: Léia Cecília de Lima Fávaro
Orientador: Welington Luiz de Araújo
Um grande número de projetos de seqüenciamento de genomas de diferentes
organismos está em andamento atualmente, com aproximadamente 820 genomas
completamente seqüenciados e mais de 3800 projetos em andamento. Entre os
eucariotos, aproximadamente 300 genomas de fungos estão sendo seqüenciados,
fornecendo a primeira oportunidade para análise genômica comparativa de todo um reino
eucariótico. Dessa maneira, o acúmulo de seqüências genômicas abre novas
oportunidades para elucidar a base genética e evolutiva dos diferentes estilos de vida dos
fungos, tais como patogênese e mutualismo, por meio da utilização de ferramentas de
bioinformática e de genômica funcional. A simbiose entre fungos e plantas é um
fenômeno amplamente distribuído na natureza. O resultado desta interação pode variar,
desde mutualismo, passando por comensalismo até parasitismo. Na maioria dos casos, a
planta hospedeira não sofre danos e pode ter vantagem com a colonização pelo fungo.
Este benefício é baseado em um balanço finamente regulado entre as demandas do
fungo e a resposta da planta. Se a interação torna-se desbalanceada, os sintomas de
doença aparecem ou o fungo é excluído pelas reações de defesa da planta hospedeira.
Além disso, a colonização de diferentes hospedeiros pode fazer com que um fungo adote
estilos de vida contrastantes, e há ainda exemplos onde uma mutação em um único gene
pode levar a uma mudança no estilo de vida do fungo, passando de patogênico para
mutualista, ou de mutualista para patogênico. Nesse contexto, surge uma importante
questão: o que faz um fungo ser patogênico? No reino Fungi, a capacidade de causar
doenças em plantas parece ter originado múltiplas vezes durante a evolução. Cada
espécie tem evoluído uma maneira especial para invadir as plantas e causar doença.
Uma vez dentro da planta, três estratégias de colonização podem ser empregadas:
necrotrofia, biotrofia ou hemibiotrofia. Diversos genes envolvidos na patogenicidade têm
sido caracterizados e constituem fatores de virulência tipicamente envolvidos na batalha
evolutiva entre plantas e patógenos. A crescente disponibilidade de seqüências
genômicas de fungos tem permitido pela primeira vez acessar as diferenças entre
patógenos e não patógenos ao nível genômico. Um aspecto importante é que a evolução
da fitopatogenicidade pode estar relacionada à expansão de certas famílias de genes,
provavelmente associadas a processos patogênicos tais como degradação da parede
celular vegetal, biossíntese de toxinas e metabólitos secundários, formação e
detoxificação de espécies reativas de oxigênio. Além destes fatores, a análise
comparativa identificou novas famílias de proteínas efetoras que podem suprimir as
defesas da planta e perturbar a biologia da célula hospedeira durante a infecção. Estas
análises comparativas têm fornecido um poderoso meio de identificar mecanismos
patogênicos conservados e inovações e adaptações patogênicas linhagens-específicas,
assim como revelar onde eventos de transferência gênica horizontal contribuíram para
aquisição de novas funções associadas à virulência. No caso das associações
micorrízicas, somente recentemente genomas de fungos micorrízicos têm sido
seqüenciados. No entanto, recentes descobertas têm revelado mecanismos comuns no
desenvolvimento de associações simbióticas de fungos micorrízicos e patógenos
biotróficos, pelo menos nos primeiros estágios de infecção. A futura comparação destas
micorrizas com espécies saprofíticas e patogênicas propiciará um entendimento mais
profundo dos processos pelos quais fungos colonizam os solos e interagem com as
plantas dentro dos ecossistemas, exercendo funções vitais na ciclagem de carbono e
nitrogênio que são fundamentais para sustentar a produtividade vegetal. Uma tarefa
desafiadora será aplicar a riqueza de informações obtidas a partir dos estudos genômicos
para melhorar a produção vegetal bem como as práticas agriculturais.
Kogel K, Franken P, Huckelhoven R (2006) Endophyte or parasite – what decides? Current
Opinion in Plant Biology 9:358–363.
Martin F, Aerts A, Ahre´n D, et al. (2008) The genome of Laccaria bicolor provides insights into
mycorrhizal symbiosis. Nature 452: 88–92.
Soanes DM, Alam I, Cornell M, Wong HM, Hedeler C, et al. (2008) Comparative Genome
Analysis of Filamentous Fungi Reveals Gene Family Expansions Associated with Fungal
Pathogenesis. PLoS ONE 3(6): e2300. doi:10.1371/journal.pone.0002300
van der Does HC, Rep M (2007) Virulence Genes and the Evolution of Host Specificity in PlantPathogenic Fungi. Molecular Plant Microbe Interactions 20 (10):1175–1182.
------------------------------------------------Orientador: Welington Luiz de Araújo