Mecanismos de Variabilidade Genética

Mecanismos de
variabilidade genética em
agentes fitopatogênicos
Mecanismos de variabilidade genética
em agentes fitopatogênicos
Coevolução hospedeiro - patógeno
Parasitismo – estratégia de vida de conexão
entre diversas espécies
- permite estabelecer íntimas relações, ao
nível
genético,
hospedeiros.
entre
parasitas
e
mecanismo de equilíbrio
COEVOLUÇÃO
variabilidade genética (seleção)
populações
de
alta
variabilidade
genética
melhor capacidade de resposta aos agentes
seletivos e maior facilidade de adaptação às
mudanças do ambiente.
Mecanismos de variabilidade genética
de agentes fitopatogênicos
Mutação
l é o principal mecanismo de geração de
novos genes porque permite a criação de
novas seqüências de nucleotídeos.
l ocorrem devido
cromossômica.
a
erros
de
duplicação
Mecanismos de variabilidade genética
de agentes fitopatogênicos
Mutação
Erros
lMeiose - mutação germinal
fungos de reprodução sexual.
lMitose - mutação somática
ocorre em fungos e em bactérias durante
processos de reprodução assexuada.
Mecanismos de variabilidade genética
de agentes fitopatogênicos
Classificação
lMutações gênicas
- substituições
ATCGATTT
ATCCATTT
- deleções
ATCGATTT
ATC_ATTT
- inserções
ATCGATTT
ATCGAGTTT
- inversões
ATCGATTT
CTAGATTT
Mecanismos de variabilidade genética
de agentes fitopatogênicos
Mutações cromossômicas - envolvem segmentos de
ácido nucléico contendo vários genes.
-
deleções
inserções e duplicações
inversões
transposições
Exemplos
cromossomo 1
cromossomo 2
Deleção terminal
Deleção intersticial
Mecanismos de variabilidade genética
de agentes fitopatogênicos
1. Recombinação gênica
1.1. Recombinação meiótica
ð Sistemas de ciclos (sexual)
lHomotálicos
lHeterotálicos
Mecanismos de variabilidade genética
de agentes fitopatogênicos
ØHeterotálicos - cruzamentos ocorrem apenas entre
indivíduos pertencentes a grupos diferentes.
ØHomotálicos
-
não
existem
grupos
de
reação
definidos e os cruzamentos podem ocorrer entre
quaisquer organismos.
Reprodução sexual em fungos: A – Copulação de planogametas;
B- Contato gamentagial; C- Copulação gametangial; D- Espermatização
Mecanismos de variabilidade genética de agentes
fitopatogênicos
1.2. Recombinação parassexual
hifa haplóide
raça 1, patogênica à
var. A
anastomose
hifa haplóide
raça 2, patogênica à
var. B
heterocárion
N+N
cariogamia
diplóide
2N
hifa haplóide
raça 1, patogênica à
var. A
aneuploidia instável
2N – 1
2N + 1
2N - n
novos haplóides, raças
1-3 e 1-2-3, patogênicas à
var. C
hifa haplóide
raça 2, patogênica à
var. B
Diferenças entre ciclos sexual e
parassexual
• Ciclo sexual
• Ciclo parassexual
– a fusão de núcleos só ocorre
entre
células
sexuais
especializadas
– da fusão do núcleo resulta o
zigoto (diplóide) que persiste
por apenas uma divisão celular
– a reversão ao estado haplóide
dá-se por meiose
– é de maior
natureza
freqüência
na
-
fusão pode
hifas
ocorrer
entre
- a célula diplóide pode se dividir
mitoticamente por vários ciclos
- a reversão ao estado haplóide dáse, provavelmente, por aneuploidia
- a sua ocorrência não é freqüente na
natureza,
cuja
recombinação
mitótica ocorre em apenas algumas
células diplóides originadas durante
o ciclo
Mecanismos de variabilidade genética
de agentes fitopatogênicos
2 - Herança citoplasmática
Øorganelas presentes no citoplasma possuem
genomas
próprios
os
quais
podem
conter
genes determinantes de patogenicidade ou
virulência.
Mecanismos de variabilidade genética
de agentes fitopatogênicos
Ø quando dois citoplasmas se fundem (nos ciclos
sexual,
parassexual e também na formação do
heterocárion), podem surgir novas combinações de
núcleos e citoplasmas.
estas novas combinações não resultam
em novas combinações de genes,
mas, sim, em uma nova combinação
de genomas
Mecanismos de variabilidade genética
de agentes fitopatogênicos
Øquando dois citoplasmas se fundem (nos ciclos
sexual, parassexual e também na formação do
heterocárion), podem surgir novas combinações de
núcleos e citoplasmas.
estas novas combinações não resultam
em novas combinações de genes,
mas, sim, em uma nova combinação
de genomas.
há surgimento de
formas variantes.
Mecanismos de variabilidade genética
de agentes fitopatogênicos
3. Heterocariose
ØConsiste
na
coexistência
de
núcleos
geneticamente distintos em uma única hifa.
ØA unidade de segregação e recombinação é
o núcleo e não os genes.
Recombinação genômica em vírus
1. Mutação
variabilidade
principal
mecanismo
de
2. Recombinação genômica
Ø recombinação legítima (ou homóloga) por
simples ou dupla permuta.
- duas partículas virais semelhantes trocam
segmentos homólogos de DNA (em segmentos que
ocupam a mesma posição no genoma).
Recombinação genômica em vírus
Ørecombinação aberrante - duas partículas virais
semelhantes (não idênticas) permutam segmentos não
homólogos do genoma. Exclusivo em vírus de RNA.
-
provoca
grande
genômica do patógeno.
alteração
na
estrutura
Recombinação genômica em vírus
Ø recombinação ilegítima (ou não homóloga) partículas virais dessemelhantes trocam segmentos
genômicos entre si.
-
aparentemente
é
um
dos
principais
mecanismos implicados na evolução dos vírus
Ø pseudo-recombinantes - ocorre a partir de
subunidades
particulados.
do
genoma
de
vírus
multi-
Mecanismos de variabilidade genética em
bactérias
Ø DNA cromossômico e extra-cromossômico
DNA plasmidial (moléculas de DNA que não estão
integradas ao cromossomo e são auto-replicativas)
Classificação
ü Mutação
ü Transformação
ü Conjugação
ü Transdução
......
em condições naturais, observa-se
a ocorrência de mutantes quando um ambiente
diferente exerce pressão de seleção,
favorecendo esse indivíduo a essa
nova condição ambiental
ØA taxa de mutação em bactérias pode ser
intensificada por agentes como:
- raios ultravioletas;
- íons de ferro e manganês;
- gás mostarda
(Cl - CH2 - CH2 - S - CH2 - CH2 - Cl)
- ácido nitroso;
- antibióticos e fungicidas
Ø Muitos desses agentes são de uso na agricultura
e podem acelerar o aparecimento de novas formas
de bactérias.
ü Transformação
Ø capacidade de absorver fragmentos de DNA do
meio externo e incorporá-los, de maneira estável, ao
seu genoma.
Ex.: Streptococcus pneumoniae (1928)
Ø para que esse processo ocorra, é necessário que a
célula esteja fisiologicamente competente.
Ø desconhece-se um exemplo deste mecanismo que
tenha contribuído para o aparecimento de novas
raças de bactérias fitopatogênicas.
Transformação
Transformação
ü Conjugação
Ø duas células bacterianas pareiam-se e uma delas,
a célula doadora masculina (F+), fornece material
cromossômico ou plasmidial para a célula receptora
feminina (F-).
Conjugação
ü Transdução
• os genes são transportados de uma bactéria a
outra por meio de bacteriófagos (partículas de
ácido nucléico envoltas em capas protéicas que
infectam bactérias).
Transdução
......o homem estará sempre
na busca de variedades resistentes devido
à plasticidade dos patógenos