Resumo - Esalq

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS
LGN 5799 – Seminários em Genética e Melhoramento de Plantas
Departamento de Genética
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Fungos Patogênicos: Mecanismos Moleculares de Infecção e
Estabelecimento na Planta
Aluna: Aline Silva Romão
Orientador: Dr. Welington Luiz de Araújo
Aproximadamente 10% de todas as espécies conhecidas de fungos podem causar doenças em
plantas, trazendo perdas significativas na produtividade agrícola e constituindo, dessa forma, um
importante fator a ser considerado por produtores, melhoristas e pesquisadores. Durante a interação
patógeno-planta muitos aspectos remetem uma batalha, visto que, como em uma guerra, plantas
utilizam diversos mecanismos para se defenderem dos invasores. Os fungos, em contrapartida,
empregam diferentes estratégias para escapar dos mecanismos de defesa das plantas e estabelecer a
infecção. Evidências evolucionárias suportam a idéia de que tanto os fungos como as plantas são
capazes de se adaptarem de forma dinâmica às novas estratégias do inimigo. Além da interação entre
fungo e planta, o sucesso no estabelecimento de uma doença também depende de fatores ambientais,
como disponibilidade de água, temperatura e molhamento da superfície do hospedeiro.
O primeiro passo para a infecção de um fungo é a adesão de seus esporos à superfície da
planta. Para tal, os fungos empregam diferentes estratégias, como a produção de adesinas, enzimas,
lectinas, interações iônicas e contato hidrofóbico com a cutícula da planta. Em seguida, conseqüência
de diferentes estímulos do ambiente e das características da superfície do hospedeiro, ocorre a
germinação do esporo fúngico. Enquanto alguns fungos utilizam aberturas naturais e ferimentos para
penetrarem no tecido da planta, outros empregam estruturas especializadas, denominadas apressórios e
localizadas na ponta dos tubos germinativos, os quais criam uma alta pressão de turgor que permite a
penetração de hifa na epiderme da planta. Ainda, a penetração pode ser realizada pelo auxílio de
enzimas, como cutinases, pectinases, celulases, hemicelulases e ligninases, que degradam cutina e
compostos da parede celular. Após infectar a planta, o fungo pode crescer de maneira biotrófica,
obtendo nutrientes do hospedeiro sem provocar a morte das células. Nesse caso, alguns fungos
produzem haustórios, estruturas especializadas na obtenção de nutrientes (vitaminas, aminoácidos,
polissacarídeos) a partir de células hospedeiras. Algumas moléculas que desencadeiam reações de
defesa nas plantas, denominadas elicitores, têm sido isoladas de um número considerável de fungos.
Os genes de avirulência (Avr) representam uma das formas de reconhecimento que podem induzir esta
reação de defesa. Esses genes existem em muitos fungos que compartilham uma relação gene-a-gene
com seu hospedeiro e representam o único determinante genético que impede o fungo de causar
doença na planta que possui o gene de resistência (R) dominante. Curiosamente, o patógeno não
produz um elicitor com o objetivo de alertar o hospedeiro de sua presença. Na realidade, os elicitores
são substâncias necessárias ao metabolismo normal do patógeno, sendo esta função na avirulência,
uma conseqüência secundária, devido à evolução de mecanismos no hospedeiro que conseguem
detectar e assim responder à ação do patógeno. Durante a etapa de colonização, as plantas manifestam
uma série de reações de defesa, e os fungos, em compensação, por meio de um fino ajuste da
expressão de seus genes, utilizam diferentes estratégias para suplantar os mecanismos de defesa da
planta. Por exemplo, para neutralizar a ação de compostos antimicrobianos, como fitoanticipinas e
fitoalexinas, os fungos podem empregar degradação enzimática, exclusão ou alteração do alvo da
toxina. De forma similar, para detoxificar espécies reativas de oxigênio (ROS), fungos valem-se de
degradação enzimática e ação de compostos neutralizadores. Além disso, os fungos também produzem
substâncias tóxicas ao metabolismo da planta. Alguns fungos produzem toxinas que podem desativar
funções celulares ou matar as células do hospedeiro antes da infecção, ou durante o estágio
necrotrófico. Toxinas não-específicas, como tentoxina e curvularina, causam danos em células de
plantas sem qualquer relação filogenética. Por outro lado, toxinas específicas para hospedeiro (HSTs),
como victorina e toxina HC, são determinantes de patogenicidade e espectro de hospedeiros de um
fungo. Após o estabelecimento da infecção e desenvolvimento da doença, os fungos entram na fase de
reprodução, última etapa do ciclo infeccioso. A reprodução ocorre através da esporulação, a partir de
ciclos mitóticos ou meióticos (alguns casos). De maneira geral, o conhecimento da interação fungoplanta no processo de infecção e a identificação de genes fúngicos expressos especificamente durante
a infecção e desenvolvimento da doença permite o desenvolvimento de marcadores moleculares que
podem ser utilizados para o monitoramento do progresso da doença, fonte de genes para
desenvolvimento de plantas geneticamente modificadas e alternativas para criação de estratégias mais
eficientes no controle de doenças.
Referências bibliográficas relevantes:
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