Mecanismos de ataque do patógeno

MECANISMOS DE ATAQUE DOS PATÓGENOS
Patógeno
RELAÇÕES PATÓGENO-HOSPEDEIRO:
Doença: processo dinâmico
Hospedeiro
Ambiente
MECANISMOS DE ATAQUE DE FITOPATÓGENOS
Patógenos
necessitam do hospedeiro para
*Retirar nutrientes para o seu metabolismo
(Atividades vegetativas e reprodutivas)
Margarete Camargo
UNESP - FCAV
2015
Ciclo das relações patógeno/hospedeiro
FISIOLOGIA DO PARASITISMO
MECANISMOS DE ATAQUE DOS PATÓGENOS
Penetração: direta (Fungos)
Patógeno - Disseminação: liberação
dispersão
deposição
aberturas naturais (Fungos e bactérias)
ferimentos (Fungos, Bactérias e vírus)
Deposição: fixar e penetrar nos tecidos do hospedeiro
Penetração direta – força mecânica
Colonização: ou transporte nos tecidos internos do
hospedeiro
Maioria - enzimas
Reprodução: sobre, ou, no interior do hospedeiro
Hospedeiro: barreiras físicas e químicas
Patógeno : Altera o comportamento normal da planta
MECANISMOS DE ATAQUE DOS PATÓGENOS
Fisiologia do parasitismo:
ataque do patógeno
defesa da planta
Substâncias envolvidas:
Enzimas
Toxinas
Hormônios
Polissacarídeos
Patógeno :
penetrar
colonizar os tecidos do hospedeiro
retirar nutrientes
e neutralizar reações de defesa da planta
Substâncias envolvidas:
Enzimas
Toxinas
Hormônios
Polissacarídeos
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mecanismos de ataque de fitopatógenos
mecanismos de ataque de fitopatógenos
cutícula
desintegração dos componentes estruturais
células epidérmicas
projeções de cera
1. Enzimas degradação de substâncias das células
camada de cera
lamela de cera
afetam diretamente o protoplasma
cutina
lamela de celulose
lamela de pectina
camada de celulose
Cutinases
membrana citoplasmática
citoplasma
Cutícula (folhas, frutos e talos jovens)
camada de cera
cutina
Representação esquemática da estrutura e composição da cutícula
e parede celular de células epidérmicas (AGRIOS, 2005).
cera
mecanismos de ataque de fitopatógenos
mecanismos de ataque de fitopatógenos
Enzimas – degradação da parede celular
monômeros de cutina
induzem o gene de
cutinase
Lamela média
(substâncias pécticas)
monômeros
de cutina
Parede primária e secundária:
Celulose
Diagrama representativo da penetração de um fungo, através da cutícula, de um
esporo germinado. Cutinase constitutiva libera monômeros de cutina da cutícula da
planta. Os genes do fungo que provocam a expressão de cutinase levam a produção
de mais cutinases que macera a cutícula da planta e permite a penetração do fungo
(AGRIOS, 2005)
mecanismos de ataque do patógeno
Enzimas pectinolíticas
celulases
Hemicelulose
hemicelulases
Glicoproteínas
proteinases
lignina
ligninases
mecanismos de ataque do patógeno
lamela média (pectatos )
parede celular primária (celulose, pectatos)
parede celular secundária
(celulose)
espaço intercelular
lumem
plasmodesmatas
Representação esquemática da estrutura das
paredes de células vegetais (AGRIOS, 2005)
Representação esquemática da composição das paredes de
células vegetais
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mecanismos de ataque do patógeno
Enzimas pectinolíticas
Doença: podridão parda
Hospedeiro: pêssego
Agente causal: Monilinia fructicola
(AGRIOS, 2005)
Doença: podridão de Rhizopus
Hospedeiro: pêssego
Agente causal: Rhizopus sp.
mecanismos de ataque do patógeno
Enzimas – degradação da parede celular
MECANISMOS DE ATAQUE DOS PATÓGENOS
Enzimas pectinolíticas
(AGRIOS, 2005)
Doença: podridão de batata
Hospedeiro: batata
Agente causal: Erwinia sp.
Doença: podridão em cebola
Hospedeiro: cebola
Agente causal: Botrytis sp.
mecanismos de ataque do patógeno
Enzimas celulases
(AGRIOS, 2005)
Parede primária e secundária:
celulases
Celulose
Hemicelulose
hemicelulases
Glicoproteínas
proteinases
ligninases
lignina
Fusarium sp. - podridão do colmo de milho. Destrói a celulose
mas não o tecido vascular lignificado (AGRIOS, 2005).
mecanismos de ataque do patógeno
mecanismos de ataque de fitopatógenos
Enzimas ligninases - Basidiomicetos (AGRIOS, 2005)
Enzimas – degradação dos constituintes celulares
fosfolipases
proteases
amilases
lipases
Doença: podridão do tronco
Hospedeiro: pinheiro
Agente causal: Phellinus sp.
Doença: podridão de raízes e colo
Hospedeiro: pinheiro
Agente causal: Phellinus sp.
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mecanismos de ataque de fitopatógenos
ENZIMAS
Cutinases
muitos fungos (Colletotricum spp.)
algumas bactérias (Pseudomonas spp.)
mecanismos de ataque de fitopatógenos
2.Toxinas ou Fitotoxinas
São produtos de patógenos microbianos, que causam
danos aos tecidos vegetais – processo doença
Pectinases
Celulases
Erwinia spp.
fungos
fungos e bactérias
Hemicelulases
Ligninases
fungos e bactérias
500 espécies de Basidiomicetos
alguns Ascomicetos e Deuteromicetos
algumas bactérias
mecanismos de ataque de fitopatógenos
Atividades potenciais das Fitotoxinas
afetam diretamente o protoplasma
afetam as funções celulares
Alteram a permeabilidade das membranas
mecanismos de ataque de fitopatógenos
TOXINAS ESPECÍFICAS (seletivas ou patotoxinas)
supressoras - mecanismos de resistência;
São tóxicas, em concentrações fisiológicas, apenas
danificam células (liberando nutrientes);
às espécies ou variedades hospedeiras do patógeno
liberam enzimas degradativas;
criam micro-ambiente favorável ao patógeno;
facilitam a movimentação do patógeno;
Essenciais para o estabelecimento do patógeno no
promovem e/ou aceleram a senescência dos tecidos;
hospedeiro e para a manifestação da doença. São
inibem invasão secundária por outros microrganismos.
fatores de patogenicidade ou determinantes primários
de patogenicidade
mecanismos de ataque de fitopatógenos
TOXINAS ESPECÍFICAS
mecanismos de ataque de fitopatógenos
Exemplos de fitotoxinas seletivas (específicas),
Pascholati, 2011.
São produzidas somente por determinados fungos
(pelo menos seis gêneros)
Patógeno e toxina: especificidade semelhante em
relação ao hospedeiro; resistência ou suscetibilidade
do hospedeiro análoga à insensibilidade ou
sensibilidade do mesmo à toxina
Virulência varia com a capacidade de produção de toxina
A toxina provoca nos hospedeiros suscetíveis os
sintomas característicos da doença
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mecanismos de ataque de fitopatógenos
Aumentos na respiração de tecidos suscetíveis de aveia em função
da concentração de victorina (Helminthosporium victoriae) utilizada.
(Krupka, 1958)
mecanismos de ataque de fitopatógenos
mecanismos de ataque de fitopatógenos
Efeito de concentrações da toxina PC (Periconia circinata) no
crescimento de raízes de cultivares de sorgo suscetível ou
resistente ao patógeno (Wolpert & Dunkle, 1980)
mecanismos de ataque de fitopatógenos
TOXINAS NÃO ESPECÍFICAS (não seletivas)
Mancha foliar de milho causada
por Cochliobolus heterostrophus
(T-toxina).
Mancha foliar do milho causada por
Cochliobolus carbonum (HC-toxina)
*capazes de induzir a manifestação total ou parcial
dos sintomas produzidos pelo patógeno, em plantas
hospedeiras e nas não hospedeiras
*contribuem para o aumento da severidade das
doenças
Manchas em pera japonesa causadas
por Alternaria alternata (AK-toxina).
Mancha foliar em macieira causada por
outro strain de Alternaria alternata
(AM-toxina).
mecanismos de ataque de fitopatógenos
mecanismos de ataque de fitopatógenos
Toxinas não seletivas (AGRIOS, 2005)
TOXINAS NÃO ESPECÍFICAS (não seletivas)
Exemplos
- Tabtoxina - Pseudomonas syringae pv. tabaci – Fumo
- Siringotoxina - P. syringae pv. syringae – Citros
- Tentoxina – Alternaria tenuis - algodoeiro
- Cercosporina – Cercospora beticola - beterraba
(A) sintomas iniciais e (B) avançados em folhas jovens de fumo,
manchas causadas por Pseudomonas syringae pv. tabaci e
halos cloróticos causados pela tabtoxina produzida pela bactéria.
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mecanismos de ataque de fitopatógenos
mecanismos de ataque de fitopatógenos
Toxinas não seletivas (AGRIOS, 2005)
3. Reguladores de crescimento
São compostos que ocorrem naturalmente nas
plantas, ativos em baixas concentrações e que
possuem a capacidade de promover, inibir
ou modificar qualitativamente o crescimento
Manchas e halos foliares
em feijoeiro causados por
Pseudomonas phaseolicola
e toxina Faseolotoxina.
Manchas nas folhas e clorose
causada pela toxina de
Alternaria alternata.
mecanismos de ataque de fitopatógenos
3. Reguladores de crescimento (hormônios)
Auxinas
das plantas, geralmente agindo à distância do
sítio de produção
mecanismos de ataque de fitopatógenos
Auxinas: aumentam a plasticidade da parede das células e
promove o crescimento através do alongamento
celular.
Giberelinas
Giberelinas: alongamento de entrenós, reversão do nanismo,
indução de floração, manutenção da divisão celular
e dominância apical, indução de enzimas para
produção de amido e síntese da parede celular.
Etileno
Citocininas: indução da divisão das células.
Citocininas
Ácido abscísico
Muitos fungos e bactérias fitopatogênicos
podem sintetizar hormônios de crescimento
mecanismos de ataque de fitopatógenos
Etileno: germinação de sementes e formação de raízes
adventícias, maturação de frutos, floração,
senescência, epinastia, desfolha, inibição do
crescimento, aumento na permeabilidade das
membranas celulares.
Ácido abscísico: inibidor de crescimento em plantas,
dormência de gemas, inibição de sementes,
fechamento de estômatos, abscisão de folhas e
frutos.
mecanismos de ataque de fitopatógenos
3. Reguladores de crescimento (hormônios)
hormônio
patogênese
Auxinas
aumentam taxa respiratória e de transpiração
inibe a lignificação
Citocininas
superbrotamento
galhas
HORMÔNIOS
e PATOGÊNESE
doença x substâncias produzidas pelos patógenos:
- muitos aspectos ainda devem ser esclarecidos
Giberelinas
alteração de crescimento
Etileno
senescência prematura
clorose foliar
distorção de tecidos
- estudos bioquímicos complexos
Ácido abscísico alteração de crescimento
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mecanismos de ataque de fitopatógenos
Plantas doentes mostrando sintomas causados por excessiva
produção de reguladores de crescimento (primariamente auxinas)
pelo patógeno (AGRIOS, 2005)
Folha alargada, deformada e galha
Azaléa - Exobasidium azaleae
Galha foliar ervilha de cheiro Rhodococcus fascians
mecanismos de ataque de fitopatógenos
Plantas doentes mostrando sintomas causados por excessiva produção de
reguladores de crescimento (primariamente auxinas) pelo patógeno (AGRIOS, 2005)
Galhas
Pinus - Cronartium sp.
Galhas
Milho - Ustilago maydis
mecanismos de ataque de fitopatógenos
mecanismos de ataque de fitopatógenos
Galhas em raízes
Repolho - Plamodiophora brassicae
Galhas em ramos
Roseira
Agrobacterium tumefaciens
Representação esquemática do plasmídeo Ti de Agrobacterium tumefaciens,
transferência, integração e expressão do T-DNA em uma planta infectada que resulta
na produção de tumores (AGRIOS, 2005).
mecanismos de ataque de fitopatógenos
4. POLISSACARÍDEOS EXTRACELULARES (PSE)
podem atuar como fatores de patogenicidade ou virulência
Bactérias – PSE – hospedeiro e meio de cultura
PSEs
Proteção contra dessecação
Aumentar a adesão à superfície
Concentrar nutrientes
Reduzir o contato com determinadas macromoléculas
mecanismos de ataque do patógeno
VÍRUS e VIRÓIDES
• Estudos escassos
• Sintomas das doenças viróticas podem ser
causados por alguns componentes tóxicos
dos vírus
• Bases moleculares do processo pouco
conhecidas
• Vírus, geralmente: 10 genes
(família Closteroviridae e Reoviridae 12 genes)
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mecanismos de ataque do patógeno
FISIOLOGIA DO PARASITISMO: patógeno
• Décadas de 1940 – 1950: fisiologia dos fungos e
fisiologia das plantas
• Progresso: Fisiologia, microbiologia, bioquímica,
bioestatística
• Biologia molecular, engenharia genética, microscopia
eletrônica
Referências bibliográficas
AGRIOS, G. N. How pathogens attack plants. In: AGRIOS, G. N. Plant
pathology. San Diego: Academic Press. 5 ed., cap. 5, p. 177-205, 2005.
AGRIOS, G. N. How plants defend themselves against pathogens. In:
AGRIOS, G. N. Plant pathology. San Diego: Academic Press. 5 ed., cap.
6, p. 207-248, 2005.
PASCHOLATI, S. F. Fisiologia do parasitismo: como os patógenos atacam
as plantas. In: AMORIM, L.; REZENDE, J. A. M.; BERGAMIN FILHO, A.
Manual de Fitopatologia: princípios e controle. São Paulo: Editora
Agronômica Ceres. 4. Ed. v.2, cap. 34, p. 543-591, 2011.
• Estudos sobre enzimas e fitotoxinas
• Fitohormônios e polissacaríedos
Departamento de Fitossanidade
Docentes
Margarete Camargo
Material Didático
GRADUAÇÃO - 2015
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