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Type: TESE
Title: Caracterização bioquimica e molecular da doença vassoura-de-bruxa do cacaueiro (Theobroma cacao L.), causada pelo fungo Crinipellis perniciosa
Title Alternative: Biochemical and molecular characterization of witches' broom disease of cocoa (Theobroma cacao L.), caused by the fungus Crinipellis perniciosa
Author: Scarpari, Leandra Maria
Advisor: Pereira, Gonçalo Amarante Guimarães, 1964-
Abstract: Resumo: A doença vassoura-de-bruxa, provocada pelo fungo hemibiotrófico Crinipellis perniciosa, é uma das doenças mais importantes do cacaueiro, diminuindo drasticamente a produção e causando grandes prejuízos econômicos. Uma maior compreensão sobre a interação cacaueiro - C. perniciosa e sobre os processos que ocorrem na planta durante a progressão da doença é necessária para estabelecer novas estratégias de controle para a doença. O presente trabalho teve dois objetivos principais: 1) identificar as mudanças bioquímicas que ocorrem no cacaueiro durante o desenvolvimento da doença; 2) identificar os genes diferencialmente expressos no micélio biotrófico do fungo C. perniciosa cultivado in vitro, sendo este micélio o estágio do ciclo de vida do fungo que induz os sintomas da doença. Os resultados da caracterização bioquímica da doença, usando plântulas de cacau infectadas artificialmente, indicaram uma elevação inicial de metabólitos secundários relacionados à defesa da planta, como alcalóides, fenólicos e taninos. Como esses mecanismos não são eficientes para deter a colonização da planta pelo fungo, uma cascata de eventos, provavelmente ativada pelo aumento dos níveis de etileno, eleva os teores de asparagina, de açúcares, malondialdeido (MDA) e glicerol, altera o perfil de ácidos graxos, reduz os níveis de aminoácidos individuais e de pigmentos fotossintéticos, causando a morte da vassoura. O importante avanço do desenvolvimento de um sistema que permite a manutenção in vitro do micélio biotrófico de C. perniciosa, estabelecido recentemente por nosso grupo, permitiu o estudo da expressão gênica diferencial das duas fases miceliais do ciclo de vida do fungo: biotrófica e necrotrófica. Utilizamos a técnica de microarrays de DNA, analisando 2.304 fragmentos de bibliotecas de DNA genômico do Projeto Genoma da Vassoura-de-bruxa, selecionados a partir da similaridade com genes de patogenicidade de outros patógenos. Os resultados mostraram supressão da expressão de genes relacionados ao transporte e metabolismo de hexoses e ao metabolismo de lipídeos no micélio biotrófico do fungo. Já os genes da família do citocromo P450, hidrofobinas, aglutinina, lacase, várias proteases, lipases, álcool oxidase (AOX) e proteínas pol do sistema de retrotransposição de vírus, tiveram sua expressão induzida no micélio biotrófico, sugerindo uma possível participação nos mecanismos de patogenicidade do fungo. Esses resultados representam avanços significativos para as pesquisas sobre o metabolismo do fungo C. perniciosa e sobre as bases moleculares da progressão da doença vassoura-de-bruxa do cacaueiro, e servirão como base para orientar futuras investigações visando o controle da doença

Abstract: Witches¿ broom disease, caused by the hemibiotrophic fungus Crinipellis perniciosa, is one of the most important diseases of cocoa, causing dramatic production and economic losses. A better understanding of the cacao - C. perniciosa interaction and the processes that occur in the plant during disease progression becomes necessary in order to establish novel control strategies for this disease. In view of this, the present work had two main goals: 1) establishment of the biochemical modifications that occur in the host plant during disease development; and 2) identification of differentially expressed genes in in vitro grown biotrophic mycelia of C. perniciosa, which constitutes the fungal life stage that induces disease symptoms. The results of the biochemical characterization of the disease in artificially infected cocoa seedlings indicated an initial increase of secondary metabolites related to plant defenses, such as alkaloids, phenolics, and tannins. Since these mechanisms fail to control plant colonization by the fungus, a cascade of events, probably triggered by the increased levels of ethylene, boosts the contents of asparagine, sugars, malondialdehyde (MDA) and glycerol, alters the profile of fatty acids, lowers the levels of individual amino acids and photosynthetic pigments, and ultimately leads to tissue death. The important technological development of an in vitro system that allows the maintenance of the biotrophic phase of C. perniciosa, which was recently established by our group, allowed the analysis of the differential gene expression between the two mycelial phases of the life cycle of this fungus: the biothophic and the necrotrophic phases. For this study we employed the technique of DNA microarrays, analyzing 2,304 fragments obtained from the genomic DNA libraries of the Witches¿ Broom Genome Project, and which were selected based on their sequence similarity to pathogenicity genes of other pathogens. The results showed suppressed expression of genes related to the metabolism and transport of hexoses and to the metabolism of lipids in the biotrophic mycelia of the fungus. On the other hand, the expression of genes of the cytochrome P450 family, hydrophobins, agglutinin, laccase, several proteases, lipases, alcohol oxidase (AOX), and pol proteins of the viral retrotransposition system were induced in the biotrophic mycelia, thus suggesting their possible participation in fungal mechanisms of pathogenicity. These results represent significant advances to our understanding of the metabolism of C. perniciosa and also regarding the molecular basis underlying the progression of witches¿ broom disease of cocoa, and will be valuable as a basis for future investigations aimed at disease control
Subject: Vassoura-de-bruxa (Fitopatologia)
Cacau
Basidiomicetos
Fungos fitopatogenicos
Expressão gênica
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2006
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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