Estudo da variabilidade genética de
fitopatógenos
Objetivo:
Para
patógeno/hospedeiro,
entender
o
a
interação
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.
a) 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.
a) Deleções de segmentos cromossômicos
b) Inserções e duplicações
c) Inversões
d) Transposições (translocações): onde ocorre a
troca de segmentos entre cromossomos nãohomólogos.
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
I) Recombinação gênica
a) 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
Phytophthora infestans.
albo-trum,
-
Nesse
caso
(anastomose)
hifa
haplóides
resultando
em
fundem-se
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