Mecanismos de Variabilidade Genética (11.09.07) · Mecanismos de variabilidade genética de...
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Mecanismos de variabilidade genética em agentes fitopatogênicos
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Mecanismos de variabilidade genética em agentes fitopatogênicos
Coevolução hospedeiro - patógeno
Parasitismo – estratégia de vida de conexão
entre diversas espécies
- permite estabelecer íntimas relações, ao
nível genético, entre parasitas e
hospedeiros.
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mecanismo de equilíbrio
COEVOLUÇÃO
variabilidade genética (seleção)
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populações de alta variabilidade
genética
melhor capacidade de resposta aos agentes
seletivos e maior facilidade de adaptação às
mudanças do ambiente.
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Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos
Mutação
l é o principal mecanismo de geração de novos genes porque permite a criação de novas seqüências de nucleotídeos.
l ocorrem devido a erros de duplicação cromossômica.
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Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos
Mutação
ErroslMeiose - mutação germinal
fungos de reprodução sexual.
lMitose - mutação somáticaocorre em fungos e em bactérias durante
processos de reprodução assexuada.
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Classificação
lMutações gênicas
- substituições ATCGATTT ATCCATTT
- deleções ATCGATTT ATC_ATTT
- inserções ATCGATTT ATCGAGTTT
- inversões ATCGATTT CTAGATTT
Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos
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Mutações cromossômicas - envolvem segmentos de ácido nucléico contendo vários genes.
- deleções- inserções e duplicações- inversões- transposições
Exemplos
cromossomo 1
cromossomo 2
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Deleção terminal Deleção intersticial
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1. Recombinação gênica1.1. Recombinação meióticað Sistemas de ciclos (sexual)lHomotálicos
lHeterotálicos
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ØHeterotálicos - cruzamentos ocorrem apenas entre
indivíduos pertencentes a grupos diferentes.
ØHomotálicos - não existem grupos de reação
definidos e os cruzamentos podem ocorrer entre
quaisquer organismos.
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Reprodução sexual em fungos: A – Copulação de planogametas; B- Contato gamentagial; C- Copulação gametangial; D- Espermatização
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1.2. Recombinação parassexual
hifa haplóideraça 1, patogênica à
var. A
hifa haplóideraça 2, patogênica à
var. B
heterocárionN + N
diplóide2 N
aneuploidia instável2N – 1
2N + 12N - nhifa haplóide
raça 1, patogênica àvar. A
hifa haplóideraça 2, patogênica à
var. Bnovos haplóides, raças1-3 e 1-2-3, patogênicas à
var. C
anastomose
cariogamia
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Diferenças entre ciclos sexual e parassexual
• Ciclo sexual
– a fusão de núcleos só ocorre entre células sexuais especializadas
– da fusão do núcleo resulta o zigoto (diplóide) que persiste por apenas uma divisão celular
– a reversão ao estado haplóide dá-se por meiose
– é de maior freqüência na natureza
• Ciclo parassexual
- fusão pode ocorrer entre hifas
- a célula diplóide pode se dividir mitoticamente por vários ciclos
- a reversão ao estado haplóide dá-se, provavelmente, por aneuploidia
- a sua ocorrência não é freqüente na natureza, cuja recombinação mitótica ocorre em apenas algumas células diplóides originadas durante o ciclo
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2 - Herança citoplasmática
Øorganelas presentes no citoplasma possuem
genomas próprios os quais podem conter
genes determinantes de patogenicidade ou
virulência.
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Ø quando dois citoplasmas se fundem (nos ciclos
sexual, parassexual e também na formação do
heterocárion), podem surgir novas combinações de
núcleos e citoplasmas.
Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos
estas novas combinações não resultam
em novas combinações de genes,
mas, sim, em uma nova combinação
de genomas
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Øquando dois citoplasmas se fundem (nos ciclos sexual, parassexual e também na formação do
heterocárion), podem surgir novas combinações de núcleos e citoplasmas.
Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos
estas novas combinações não resultam
em novas combinações de genes,
mas, sim, em uma nova combinação
de genomas.
há surgimento deformas variantes.
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3. Heterocariose
ØConsiste na coexistência de núcleos
geneticamente distintos em uma única hifa.
ØA unidade de segregação e recombinação é
o núcleo e não os genes.
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Recombinação genômica em vírus
1. Mutação - principal mecanismo de variabilidade
2. Recombinação genômica
Ø recombinação legítima (ou homóloga) por
simples ou dupla permuta.
- duas partículas virais semelhantes trocam
segmentos homólogos de DNA (em segmentos que
ocupam a mesma posição no genoma).
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Ørecombinação aberrante - duas partículas virais
semelhantes (não idênticas) permutam segmentos não
homólogos do genoma. Exclusivo em vírus de RNA.
- provoca grande alteração na estrutura
genômica do patógeno.
Recombinação genômica em vírus
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Ø recombinação ilegítima (ou não homóloga) -partículas virais dessemelhantes trocam segmentos genômicos entre si.
- aparentemente é um dos principais
mecanismos implicados na evolução dos vírus
Ø pseudo-recombinantes - ocorre a partir de
subunidades do genoma de vírus multi-
particulados.
Recombinação genômica em vírus
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Mecanismos de variabilidade genética em bactérias
Ø DNA cromossômico e extra-cromossômico
DNA plasmidial (moléculas de DNA que não estão integradas ao cromossomo e são auto-replicativas)
Classificação
ü Mutação
ü Transformação
ü Conjugação
ü Transdução
...... em condições naturais, observa-sea ocorrência de mutantes quando um ambiente
diferente exerce pressão de seleção, favorecendo esse indivíduo a essa
nova condição ambiental
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ØA taxa de mutação em bactérias pode ser intensificada por agentes como:
- raios ultravioletas;
- íons de ferro e manganês;
- gás mostarda (Cl - CH2 - CH2 - S - CH2 - CH2 - Cl)
- ácido nitroso;
- antibióticos e fungicidas
Ø Muitos desses agentes são de uso na agricultura e podem acelerar o aparecimento de novas formas de bactérias.
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ü TransformaçãoØ capacidade de absorver fragmentos de DNA do meio externo e incorporá-los, de maneira estável, ao seu genoma.
Ex.: Streptococcus pneumoniae (1928)
Ø para que esse processo ocorra, é necessário que a célula esteja fisiologicamente competente.
Ø desconhece-se um exemplo deste mecanismo que tenha contribuído para o aparecimento de novas raças de bactérias fitopatogênicas.
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Transformação
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Transformação
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ü Conjugação
Ø duas células bacterianas pareiam-se e uma delas, a célula doadora masculina (F+), fornece material cromossômico ou plasmidial para a célula receptora feminina (F-).
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Conjugação
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ü Transdução
• os genes são transportados de uma bactéria a outra por meio de bacteriófagos (partículas de ácido nucléico envoltas em capas protéicas que infectam bactérias).
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Transdução
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......o homem estará semprena busca de variedades resistentes devido
à plasticidade dos patógenos