Aula 7: Fitopatologia Geral e Fisiologia do Parasitismo

Fitopatologia Geral Fisiologia do Parasitismo AULA 7 Docente Rômulo Caique Gonçalves Feletti 1 Ciclo das relações patógeno hospedeiro Sequência de eventos que envolvem organismo patogênico e o hospedeiro susceptível em condições edafoclimáticas específicas culminando com o distúrbio fisiológico doença 2 Foto Agrios 2005 CICLO I CICLO II FISIOLOGIA DO PARASITISMO Especialidade dentro da fitopatologia envolvida no esclarecimento das bases bioquímicas e fisiológicas das interações hospedeiropatógeno 5 Foto Agrios 2005 Estratégias utilizadas por patógenos para causar doenças em plantas Patógenos necessitam do hospedeiro para Retirar nutrientes para o seu metabolismo Atividades vegetativas e reprodutivas Onde os patógenos encontram esses nutrientes Interior das células vegetais Necessitam de estratégias para vencer as barreiras externas e promover a colonização dos tecidos 6 7 Hospedeiro Patógeno Resistência Susceptibilidade DEFESA ATAQUE Alimento Doença Interação Planta x Patógeno Penetração no hospedeiro Penetração passiva bactérias e vírus ferimentos aberturas naturais insetos vetores Penetração ativa fungos e nematoides ação mecânica e enzimática Fungos emissão do tubo germinativo rico em enzimas para a degradação de proteínas constitutivas dos vegetais cutina celulose pectina lignina suberina e amido Nematoides emissão do estilete no sistema radicular como canal para introdução de enzimas pectolíticas 8 FIGURE 27 Methods of penetration and invasion by bacteria FIGURE 210 Methods of penetration and invasion by nematodes Direct penetration Mecanismos de ataque Enzimas desintegram componentes estruturais das células do hospedeiro Exoenzimas podridão mole Toxinas alteram a permeabilidade das membranas Bipolaris spp Hormônios alteram a divisão e crescimento celular Agrobacterium tumefaciens galhas da coroa Todos fitopatógenos exceto vírus 11 Enzimas Proteínas de alto peso molecular Construídas por longas cadeias de aminoácidos Responsáveis pelas reações de catabolismo e anabolismo nas células animais e vegetais Denominadas em função do seu substrato Desintegração dos componentes celulares Desintegração de substâncias presentes nas células Importância 1 Penetração 2 Colonização 3 Nutrição do Patógeno 12 Cutinases Esterases que degradam a cutícula Evita a difusão de água e nutrientes para o ambiente externo Protege a planta contra efeitos adversos e o ataque de fitopatógenos Componentes compostos alifáticos ceras polímero insolúvel cutina 13 Foto Agrios 2005 Potencial para controle de doenças A desativação da enzima na superfície do hospedeiro evitaria a penetração e consequentemente a doença Uso de compostos antipenetrantes 14 Foto Google imagens 2022 SUBERINA Recobre os órgãos subterrâneos Polímero insolúvel associado com ceras solúveis A estrutura e a composição das paredes suberizadas não são bem compreendidas Matriz fenólica semelhante a lignina ligada à parede celular Os componentes alifáticos estariam ligados à matriz fenólica e embebidos numa camada de cera Alguns patógenos podem penetrar as paredes suberizadas porém muito lentamente 15 DEGRADAÇÃO DA PAREDE CELULAR Durante a penetração e colonização os fitopatógenos atravessam as paredes celulares das plantas Regiões e composição da parede celular lamela média entre as paredes celulares parede primária entre a membrana plasmática e a lamela média somente em células em ativo processo de crescimento após a divisão celular ser completada parede secundária internamente à parede primária formada após o término da expansão celular 16 Enzimas Degradação da parede celular ENZIMAS PECTINOLÍTICAS PECTINASES Envolvidas na degradação das substâncias pécticas As enzimas mais estudadas no tocante ao papel durante a patogênese Degradação dos tecidos separação das células Separação das células e morte das mesmas devido a destruição da integridade estrutural da lamela média 17 18 Monilinia fructicola Rhizopus sp Fusarium sp Foto Agrios 2005 Hemicelulases A degradação das hemiceluloses requer atividades das hemicelulases Endoglucanases β14 xiloglucana Endoxilanases β14 xilanas Diversas outras hidrolases βglucosidases βgalactosidase etc 19 Celulases Degradação celulose e feita pelas celulases β14 Dglucanase β14 Dglucana celobiohidrolase βglucosidase Ex Rhizoctonia solani Penetra as paredes celulares e destruindo a celulose Causa o colapso das células resultando na formação de lesões deprimidas no hipocótilo do feijoeiro 20 A Ligninases Degradam lignina Principalmente em plantas lenhosas Podridão branca causada por fungos saprófitas Basidiomicetos Ganoderma 22 Foto Agrios 2005 B Enzimas degradação de componentes da membrana plasmática Proteasesproteinases Degradam vários tipos de moléculas de proteínas Amilases Degradam amido ou outros polissacarídeos de reserva Produto final glicose utilizado diretamente pelos patógenos Lipases e fosfolipases Produto final liberam ácidos graxos a partir da degradação dos fosfolipídios Utilizado diretamente pelos patógenos 23 TOXINASFITOTOXINAS Produtos de patógenos microbianos que causam danos aos tecidos vegetais e estão envolvidos no desenvolvimento das doenças Afetam diretamente o protoplasma Afetam as funções celulares Alteram a permeabilida de das membranas Massa molecular baixa 1000 daltons Móveis Ativas fisiológicas 106 a 108 M Não exibem características enzimáticas hormonais 24 TOXINASFITOTOXINAS PRINCIPAIS CARACTERISTICAS Desenvolvimento sintomas clorose murcha queimas manchas necrose Alteram a permeabilidade eou potencial das membranas Mudanças no equilíbrio iônicoPerda de eletrólitos Inibição ou estímulo de enzimas específicas Aumento na respiração e na biossíntese de etileno Promovem eou aceleram a senescência dos tecidos Induzem deficiências nutricionais na planta 25 Classificação das Toxinas Toxinas não seletivas não específicas Tóxicas a várias espécies vegetais hospedeiras ou não Podem reproduzir os sintomas parciais da doença Fator de agressividade no patógeno Toxinas seletivas específicas Tóxicas somente a espécies hospedeiras Podem reproduzir os sintomas completos da doença Fator de virulência no patógeno 26 Toxinas não seletivas não específicas Exemplos Tabtoxina Pseudomonas syringae pv tabaci Fumo Faseolotoxina P syringae pv phaseolicolaFeijão Siringotoxina P syringae pv syringae Citros Tentoxina Alternaria tenuis algodoeiro Cercosporina Cercospora beticola beterraba Ácido fusárico Fusarium oxysporum fsp cubense banana 27 Foto Agrios 2005 A Toxinas seletivas específicas 29 Foto Agrios 2005 B Hormônios Compostos que ocorrem naturalmente nas plantas ativos em concentrações baixas e que possuem a capacidade de promover inibir ou modificar qualitativamente o crescimento das plantas geralmente agindo à distância do sítio de produção Agem à distância do sítio de produção Promovem inibem o modificam o crescimento das plantas Desequilíbrio hormonal Auxinas Giberelinas Citocininas Etileno Ácido abscísico 30 C Auxinas Aumentam a plasticidade das células e alongamento celular Controle de crescimento do vegetal ácido indolil3acético AIA F oxysporum f sp cubense Phytophtora infestans Ralstonia solanacearum etc 31 D Foto Agrios 2005 Giberelinas GA3 Alongamento de entrenós reversão do nanismo Isolado e purificado pela primeira vez Ác GiberélicoGA3 Giberella fujikuroi F moniliforme Superalongamento em plantas de arroz Podem aumentar a síntese de Auxinas 33 Citocininas Indução divisão celular Inibem a senescência Germinação sementes dormentes Agrobacterium tumefaciens Nectria galligena etc 34 Etileno Desfolha Inibição do crescimento Epinastia etc Fusarium oxysporum Ralstonia solanacearum Pectobacterium carotovorum etc Inibição crescimento Abcisão de folhas e frutos Botrytis cinerea Mycosphaerella cruenta Ácido Abscísico ABA 35 Hormônios Promotores de crescimento Auxinas Citocininas Giberelinas Inibidores de crescimento Ác Abscísico Etileno 36 Hormônios x doenças Alterações no equilíbrio hormonal podem redirecionar a atividade metabólica do hospedeiro favorecendo o desenvolvimento do patógeno Ex Enfezamento Supercrescimento Roseta Epinastia Desfolha Ramificação excessiva raízes ramos Galhas 37 MECANISMOS DE DEFESA DO HOSPEDEIRO 38 Foto Agrios 2005 FIGURE 69 Stages in the development of the necrotic defense reaction in a cell of a very resistant potato variety infected by Phytophthora infestans N nucleus PS protoplasmic strands Z zoospore H hypha G granular material NC necrotic cell After Tomiyama 1956 Ann Phytopathol Soc Jpn 21 5462 Foto Agrios 2005 1 Estruturais físicos Préformados Cutícula Estômatos Pilosidade Vasos condutores Pósformados Halos Papilas Lignificação Camadas de cortiça Camada de abscisão Tiloses 40 Estômatos Foto Agrios 2005 Morphology of cuticular wax projections on different leaf surfaces A Surface view of wax on corn leaf B Wax projections as seen in cross section of leaf C Wax projections surrounding a stoma D Wax degraded along the passage of fungal mycelium Photographs courtesy of A L M Marcell and G A Beattie Iowa State University B H V Davis United Kingdom C and D P V Sangbusen Hamburg Tricomas Papilas Deposição de material heterogêneo entre a membrana plasmática e a parede celular no sítio de infecção 44 Plant Cell 108 1996 Tiloses Células do parênquima xilema emitem porções do protoplasma para o interior dos elementos condutores 45 Foto Agrios 2005 2 Estrutura Bioquímicas Préformados Fenóis Alcalóides Lactonas insaturadas Glicosídeos fenólicos Glicosídeos cianogênicos Fototoxinas Pósformados Fitoalexinas Quitinases β13glucanases ProteínasRP Inibidores proteicos Espécies reativas de oxigênio 46 FIGURE 62 Onion smudge caused by the fungus Colletotrichum circinans develops on white onions but not on colored ones which in addition to the red or yellow pigment also contain the phenolics protocatechuic acid and catechol both of which are toxic to the fungus Photograph courtesy of G W Simone Glicosídeos cianogênicos Ocorrem em mais de 800 espécies de plantas Exemplos sorgo mandioca linho Raízes ramos folhas flores frutos Concentração preexistente determina o grau de resistência Acúmulo no sítio de infecção formação de halo clorótico Compostos altamente tóxicos aromáticos benzenos cianetos 48 Bioquímicos pósformados Fitoalexinas Compostos antimicrobianos de baixa massa molecular sintetizados pelas plantas que acumulam em células vegetais em resposta à infecção microbiana Quantidade produzida determina o grau de resistência Alterações na membrana plasmática do patógeno perda de eletrólitos Acúmulo no sítio de infecção formação de halo clorótico Compostos altamente tóxicos aromáticos benzenos cianetos Induzidas por elicitores bioelicitoresou elicitoresabióticos endógenos ou exógenos 49 Aumento na atividade respiratória Foto Agrios 2005 RESISTÊNCIA Sistema multicomponente resulta de um número de mecanismos operando de maneira integrada e coordenada Para serem efetivos os mecanismos de defesa devem ocorrer em uma sequência específica durante a infecção e a colonização 52 OBRIGADO Email rfeletticolaboradorifmtedubr Tel 65 992155911 53