Estudo da variabilidade genética de fitopatógenos

Objetivo: Para entender a interação patógeno/hospedeiro, o conhecimento da variabilidade genética do patógeno é essencial. Fitopatógenos: prioridade Vírus: Cowpea aphid-borne mosaic virus - CABMV, Bactéria: Xanthomonas axonopodis pv. passiflorae,

Fungos: Fusarium sp., Colletotrichum gloeosporioides Cladosporium her.barum

Coevolução hospedeiro-patógeno - O parasitismo é uma estratégia de vida que conecta os mais diversos organismos. Permite estabelecer relações íntimas entre parasitas e hospedeiros modificações genéticas na população de um dos componentes são acompanhados por modificações genéticas na população do outro.

EX: Brasil – 1980 Magnaporthe grisea (brusone) foi detectada em trigo. - O trigo não estava na lista de hospedeiros desse fungo. - Isolados que infectavam gramíneas se adaptaram e passaram a infectar o trigo.

Principais mecanismos de variabilidade genética em fungos, bactérias e vírus. Mutação: Principal mecanismo gerador de novos genes permite a criação de novas sequências de nucleotídeos. Ocorrem devido a erros na duplicação dos cromossomos. Principalmente a reprodução por meiótica.

Mutações somáticas: são variações que ocorreram no DNA de tecidos vegetativos (não reprodutivos) de um indivíduo. As mutações que afetam caracteres morfológicos de fácil percepção, como cor da uva, tamanho ou forma de cacho e baga, que apresentem algum interesse econômico ou ornamental, são compulsoriamente propagadas por propagação assexuada ou vegetativa.

Exemplo: Uva da variedade Rubi - mutação somática da variedade Itália, com as bagas de coloração rosada.

Mutações somáticas podem ser vista na forma de setores mutantes em colônias de fungos assexuadamente e haplóide (meio de cultura). Setores apresentam coloração ou aspectos micelial diferente, restritos a um segmento da placa de cultura. Taxa de mutação é variável EX: Melampsora lini 10-5 e 10-6 Puccinia coronata 10-3 e 10-4.

Classificações I- Mutações gênicas: eventos mutacionais que ocorrem dentro de genes individuais. Substituições- ocorre a substituição de nucleotídeos.

b) Deleções – ocorre remoção de um ou mais nucleotídeos.

c) Inserções- um o mais nucleotídeos são inseridos na seqüência. d) Inversões- um segmento de DNA sofre uma rotação de 1800

Classificações I- Mutações cromossômicas: envolvem segmento do ácido nucléico contendo vários genes. Deleções de segmentos cromossômicos

b) Inserções e duplicações c) Inversões

d) Transposições (translocações): onde ocorre a troca de segmentos entre cromossomos não-homólogos.

Mecanismos de variabilidade genética em fungos Diferença entre Ciclo sexual e Ciclo parassexual Ciclo sexual: a fusão de núcleos só ocorre entre células sexuais especializadas(fusão do núcleo resulta o zigoto (2n). - Persiste por apenas uma divisão celular. - A reversão ao estado haplóide dá-se por meiose.

Ciclo parassexual: a fusão pode ocorrer entre hifas. - A célula diplóide pode dividir mitoticamente por vários ciclos. - A reversão ao estado haplóide dá-se por aneuploidia.

Mecanismos de variabilidade genética em fungos Recombinação gênica Recombinação meiótica (sexuada) Principal mecanismo amplificador da variabilidade em organismo superior. Dois sistemas de ciclo sexual: homotálico: não existem grupos de reação sexual definidos e cruzamentos podem ocorrer entre quaisquer indivíduos.

- heterotálico: existem os grupos de reação sexual, onde os cruzamentos só ocorrem entre indivíduos pertencentes a grupos diferentes.

EX: Ciclo sexual de ascomicetos heterotálico* Exemplos de fungos que se reproduzem sexuadamente: Puccinia graminis, Phytophtora infestans, Uromyces appendiculatus.

b) Recombinação parassexual Fungos imperfeitos (não apresentam ciclo sexual)- recorre ao ciclo parassexual para criar novas combinações de genes EX: Ustilago maydis, Verticillium albo-trum, Phytophthora infestans.

- Nesse caso hifa haplóides fundem-se (anastomose) resultando em células hetrocarióticas contendo 2 núcleos que, por sua vez, podem se fundir (cariogamia) originando um célula diplóide---M! micélio e conídios diplóides.

- Durante esse processo pode ocorrer o pareamento de cromossomos homólogos e a formação de permuta (crossing-over) mitótica – formação de recombinantes (recombinação mitótica)

c) Herança citoplasmática ou materna Controlada por genes não nucleares, i.e., genes situados no genoma do cloroplasto (cpDNA) ou da mitocôndria (mtDNA) dos eucariotos. O mesmo que herança materna.

d) Heterocariose (ciclo parassexual) - Consiste na união ocasional de diferentes hifas monocarióticas (de indivíduos diferentes) originando uma hifa heterocariótica em que ocorre fusão nuclear e “crossing-over” mitótico.

Posteriormente há a formação de aneuplóides por erros mitóticos e então o retorno ao estado haplóide por perda cromossômica. Desta forma são formadas hifas homocarióticas recombinantes.

Mecanismos de Variabilidade Genética em Bactérias Bactérias: possuem DNA cromossômico e extracromossômicos (DNA plasmidial) que não estão protegidos por uma membrana nuclear e não sofrem recombinações meiótica.

1 -Conjugação: sexo em bactérias 2- Transformação (capacidade de absorver DNA do meio externo e incorporá-los de maneira estável no seu genoma). 3- Transdução (bacteriófagos)

Mutação: principal mecanismo gerador de variabilidade genética em vírus, uma vez que estes não possuem mecanismo de reparo do DNA.

Recombinação genômica em Vírus Modelo de recombinação: Simples ou dupla Permuta entre estirpes de CaMV. Posição não-colinear