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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Estudo metabólico e dos mecanismos de patogenicidade do fungo Penicillium digitatum frente ao seu hospedeiro citros
Title Alternative: A study of the metabolism and pathogenicity mechanisms of the fungus Penicillium digitatum against citrus host
Author: Costa, Jonas Henrique, 1989-
Advisor: Fill, Taicia Pacheco, 1983-
Abstract: Resumo: O Brasil é o maior produtor mundial de laranja. Infelizmente, as frutas cítricas são acometidas por doenças causadas por fitopatógenos. Nos citros, a mais destrutiva doença pós colheita é o bolor verde causado pelo fungo Penicillium digitatum que é responsável por até 90 % das perdas dos frutos. Considerando a relevância da citricultura para o Brasil e os danos causados por P. digitatum, esta tese tem como objetivo estudar o metabolismo e os mecanismos de patogenicidade do fungo P. digitatum. Desta forma, a introdução da tese apresenta uma revisão bibliográfica à respeito de P. digitatum e seus mecanismos de infecção. Nos capítulos I e II, estudos sobre o perfil metabólico de P. digitatum foram feitos, em paralelo, com bioensaios para investigar o papel biológico dos principais metabólitos secundários deste fitopatógeno. No capítulo I, o imageamento por espectrometria de massas (IMS) foi aplicado para monitorar os metabólitos secundários produzidos na superfície de laranjas infectadas com P. digitatum, revelando uma acumulação de alcalóides triptoquialaninas na superfície dos frutos. A triptoquialanina A foi submetida a bioensaios inseticidas que revelaram sua alta toxicidade contra Aedes aegypti, sugerindo uma importante ação inseticida durante o apodrecimento dos frutos. No capítulo II, as triptoquialaninas foram avaliadas em relação à fitotoxicidade. A triptoquialanina A inibiu a germinação das sementes de Citrus sinensis. Considerando as bioatividades apresentas pelas triptoquialaninas, o mecanismo de transporte no qual esses alcaloides são exportados para o meio extracelular foi investigado e, pela primeira vez, vesículas extracelulares (VEs) secretadas por P. digitatum foram detectadas in vitro e in vivo. O conteúdo das VEs foi estudado e observou-se que as triptoquialaninas e outros metabólitos secundários são transportados através das VEs durante o processo de infecção. A produção de VEs por P. digitatum abre novos caminhos na elucidação dos fatores de virulência utilizados por este fitopatógeno. No capítulo III, as estratégias de virulência de fitopatógenos de citros foram investigadas, em relação às atividades enzimáticas, através de ensaios de biocatálise. Flavonoides cítricos, compostos envolvidos na defesa da planta, foram utilizados como substrato. Os ensaios revelaram diferentes perfis de hidrólise entre os fitopatógenos. Além disso, novos flavonoides hidroxilados produzidos pela planta foram detectados em resposta à infecção fúngica. Por fim, no capítulo IV, a estratégia de co-cultivo envolvendo fungos patógenos de citros (P. digitatum e Penicillium citrinum) foi aplicada visando a busca de métodos mais seguros para o controle do bolor verde através do uso de produtos naturais. O IMS revelou uma guerra química na qual dois tetrapeptídeos, deoxicitrinadina A, citrinadina A, chrisogenamida A e triptoquialaninas foram detectados na zona de confronto da co-cultura. Esses metabólitos foram isolados e caracterizados por análises de espectrometria de massas e ressonância magnética nuclear. Ensaios de atividade antimicrobiana utilizando os metabólitos isolados da zona de confronto confirmaram as atividades antifúngicas. O crescimento de P. digitatum foi inibido em meio de cultura suplementado com compostos produzidos por P. citrinum.

Abstract: Brazil is the world's largest orange producer. Unfortunately, citrus fruits are affected by diseases caused by phytopathogens. In citrus, the most destructive post-harvest disease is the green mold caused by the fungus Penicillium digitatum, which is responsible for up to 90% of fruit losses. Considering the relevance of citriculture to Brazil and the damage caused by P. digitatum, this thesis aims to estudy the metabolism and pathogenic mechanisms of the fungus P. digitatum. Thus, the introduction provides a bibliographic review of P. digitatum and its infection mechanisms. In chapters I and II, studies on the metabolic profile of P. digitatum were carried out, in parallel, with bioassays to investigate the biological role of the main secondary metabolites of this phytopathogen. In chapter I, imaging mass spectrometry (IMS) was applied to monitor the secondary metabolites produced on the surface of oranges infected with green mold, revealing an accumulation of tryptoquialanines alkaloids on the fruit surface. Tryptoquialanine A was submitted to insecticidal bioassays that revealed its high toxicity against Aedes aegypti, suggesting an important insecticidal action during the fruit decay. In chapter II, tryptoquialanines were evaluated regarding to phytotoxicity. Tryptoquialanine A inhibited the germination of Citrus sinensis seeds. Considering the bioactivities presented by tryptoquialanines, the transport mechanism in which these alkaloids are exported to the extracellular environment was investigated and, for the first time, extracellular vesicles (EVs) secreted by P. digitatum were detected in vitro and in vivo. EVs cargo were studied and it has been observed that tryptoquialanines and other secondary metabolites are transported through EVs during the infection process. The production of EVs by P. digitatum is a open field that could help to elucidate the virulence factors used by this phytopathogen. In chapter III, the virulence strategies of citrus phytopathogens were investigated, regarding to enzymatic activities, through biocatalysis assays. Citrus flavonoids, compounds involved in plant defense, were used as substrate. The assays revealed different hydrolysis profiles between the phytopathogens. In addition, novel hydroxylated flavonoids produced by the plant have been detected in response to fungal infection. Finally, in Chapter IV, the co-cultive strategy involving citrus pathogenic fungi (P. digitatum and Penicillium citrinum was applied in order to search for safer methods to control the green mold disease through the use of natural products. IMS has revealed a chemical war in which two tetrapeptides, deoxycitrinadin A, citrinadin A, chrysogenamide A and tryptoquialanines are produced in the co-culture confrontation zone. This metabolites were purified and characterized by mass spectrometry and nuclear magnetic resonance analysis. Antimicrobial activity assays using the metabolites purified from the co-culture confrontation zone confirmed the antifungal activities. P. digitatum’ growth was inhibited in culture medium supplemented with compounds produced by P. citrinum.
Subject: Fungos fitopatogênicos
Penicillium digitatum
Cítricos
Metabólitos
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: COSTA, Jonas Henrique. Estudo metabólico e dos mecanismos de patogenicidade do fungo Penicillium digitatum frente ao seu hospedeiro citros . 2021. 1 recurso online ( 165 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química , Campinas, SP.
Date Issue: 2021
Appears in Collections:IQ - Tese e Dissertação

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