Interação patógeno-hosperdeiro..
MecanismosMecanismos de de defesadefesa dasdas plantasplantascontra contra fitopatfitopatóógenosgenos
Danila S. O. Coqueiro
Mestranda PPG em Biotecnologia(Estágio de docência)
MecanismosMecanismos de de defesadefesa dasdas plantasplantas ......
InteraInteraççãoão HospedeiroHospedeiro--patpatóógenogeno
Luta pela sobrevivência
Mecanismosestruturais e bioquímicos
Armasquímicas
MecanismosMecanismos de de defesadefesa dasdas plantasplantas ......
Patógeno
Célula vegetal
ResistênciaResistência
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ResistênciaResistência
Patógeno
Célula vegetal
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ResistênciaResistência
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InteraInteraççãoão HospedeiroHospedeiro--patpatóógenogeno
Alto grau de especificidade
NNíívelvel de de espespééciecie NNíívelvel de cultivarde cultivar
Cafeeirox
Hemileia vastatrix
Plantas de batataSoja
xPhakopsora pachyrhizi
Soja Inox®
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ResistênciaResistência
“Capacidade da planta em atrasar ou evitar a entrada e/ou subsequente atividade de um patógeno em seus tecidos”;
Na natureza resistência é a regra;
Apresenta natureza dinâmica e coordenada;
Efetividade;
Multicompetente;
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MecanismosMecanismos de de resistênciaresistência
Estruturais
Bioquímicos
Pré-formadosPassivos/consitutivos
Pós-formadosativos/induzíveis
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MecanismosMecanismos de de resistênciaresistência
Estruturais: primeira linha de defesa => impede a entrada e a colonização de patógenos
PrPréé--formadosformados
Cutícula
Estômatos
Tricomas
Vasos condutores
PPóóss--formadosformados
Halos
Papilas
Lignificação
Camadas de cortiça
Camadas de abscisão
Tiloses
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MecanismosMecanismos de de resistênciaresistência
Bioquímicos: Inibição do crescimento => Condiçõesadversas para o crescimento dos patógenos
PrPréé--formadosformados
Fenóis
Alcalóides
Glicosídeos fenólicos
Glicosídeos cianogênicos
PPóóss--formadosformados
Proteínas RP
Fitoalexinas
Espécias ativas de oxigênio
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MecanismosMecanismos estruturaisestruturais prpréé--formadosformados
CutCutíículacula
Contato inicial entre hospedeiro-patógeno;
Mistura de cera + cutina;
Hidrofóbica
Barreira estrutural;
Barreira tóxica: Rompimento de ligações entre as moléculas de cutina => liberação de substâncias tóxicas
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RepresentaRepresentaççãoão esquemesquemááticatica => => cutcutíículacula e e paredeparede celularcelular
Cutina
Camada de cera
Camada de celulose
Membrana plasmática
Citoplasma
Pectina
Lamela
Célula epidérmica
Cutícula
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EstômatosEstômatos
Número;
Localização;
Período de abertura;
Morfologia.
MecanismosMecanismos estruturaisestruturais prpréé--formadosformados
Variedades de trigo resistente ao Puccinia graminis tritici
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MecanismosMecanismos estruturaisestruturais prpréé--formadosformados
Xanthomonas campestris pv. citri
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TricomasTricomas
Prolongamentos uni ou multicelularesque se estendem a partir da epiderme;
Interferem na continuidade de filmede água na superfície do hospedeiro;
Repelir insetos (vetores);
Conectados a glândulas secretorasde substâncias tóxicas;
MecanismosMecanismos estruturaisestruturais prpréé--formadosformados
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MecanismosMecanismos estruturaisestruturais prpréé--formadosformados
ParedesParedes celularescelulares espessasespessas
Xilema => rico em lignina
Interromper o avanço de fungos e bactérias
Mancha angular do algodoeiro (Xanthomonas campestris pv. malvacearum)
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MecanismosMecanismos estruturaisestruturais ppóóss--formadosformados
EmEm ccéélulaslulas individuaisindividuais
Agregaçãocitoplasmática;
Halos;
Papilas;
Lignificação.
EmEm tecidostecidos
Camada de cortiça;
Camada de abscisão;
Tiloses
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MecanismosMecanismos estruturaisestruturais ppóóss--formadosformados
AgregaAgregaççãoão citoplasmcitoplasmááticatica
Acúmulo de citoplasma no sítio de ataque do patógeno;
Agregados apresentando retículo endoplasmático e complexo de golgi => biossíntese
EmEm ccéélulaslulas individuaisindividuais
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MecanismosMecanismos estruturaisestruturais ppóóss--formadosformados
PapilaPapila
Deposição de material entre a membrana plasmática (MP) e parede celular (PC);
Barreira contra penetração e troca de metabólitos;
Mecanismo de reparo da PC após a invasão.
EmEm ccéélulaslulas individuaisindividuais
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MecanismosMecanismos estruturaisestruturais ppóóss--formadosformados
HalosHalos
Ocorrem em torno do sítio de penetração;
Deposição de calose, lignina, lipídeos cuticulares e sílica;
Redução da perda de água;
Resistentes a tratamentos químicos e enzimáticos.
EmEm ccéélulaslulas individuaisindividuais
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MecanismosMecanismos estruturaisestruturais ppóóss--formadosformados
LignificaLignificaççãoão
Interferência sobre patógenos
Aumento da resistência da PC a ação de enzimas;
Formação de bainha impedindo progresso da hifa no interior do citoplasma
EmEm ccéélulaslulas individuaisindividuais
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MecanismosMecanismos estruturaisestruturais ppóóss--formadosformados
LignificaLignificaççãoãoEmEm ccéélulaslulas individuaisindividuais
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MecanismosMecanismos estruturaisestruturais ppóóss--formadosformados
CamadaCamada de de corticortiççaa
Formada a partir de tecido meristemático => presença de suberina e protoplasto morto;
EmEm tecidostecidos
Camada de cortiça
Tecido doente
Tecido sadio
Sarna da batata (Streptomyces scabies)
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MecanismosMecanismos estruturaisestruturais ppóóss--formadosformados
CamadaCamada de de abscisãoabscisão
Dissolução da lamela média entre duas camadas de células adjacentes => enzimas pectinolíticas e celulotíticas;
EmEm tecidostecidos
Zona de abscisão
Tecido doente
Zona de lignificaçãoTecido sadio Afrouxamento e queda do tecido doente;
Separa tecido doenteprotegendo o restanteda planta;
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MecanismosMecanismos estruturaisestruturais ppóóss--formadosformados
CamadaCamada de de abscisãoabscisãoEmEm tecidostecidos
Fungo Wilsonomyces carpophilus Pêssego
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MecanismosMecanismos estruturaisestruturais ppóóss--formadosformados
TilosesTiloses
Formada nos vasos do xilema;
Protoplasma de céculas parenquimáticas sofre hipertrofia;
EmEm tecidostecidos
TiloseTiloses
Parede do vasoCélulaparenquimática
Célulaparenquimática Lúmen
Parede do vaso
Obstrução parcialou total do vaso => conter avanço do patógeno.
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MecanismosMecanismos estruturaisestruturais ppóóss--formadosformados
TilosesTilosesEmEm tecidostecidos
Contribuem significativamentepara a resistência;
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MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos
Fenóis (Catecol e ácido protocatecóico);
Ácido clorogênico;
Terpenóides (avenacina);
Alcalóides (-tomatina);
Lactonas (Tuliposídeos);
Glicosídeos fenólicos (Floridizina e arbutina);
Glicosídeos cianogênicos (Linamarina e durina);
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MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos prpréé--formadosformados
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MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos prpréé--formadosformados
FenFenóóisis -- ÁÁcidocido protocatecprotocatecóóicoico e e catecolcatecol
Primeiros compostos pré-formados envolvidos naresistência isolados e caracterizados quimicamente;
Cebola x Colletotrichum circinans (Antracnose da cebola)
Resistentes Suscetível
Tóxicos aos esporos em fasede germinação
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MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos prpréé--formadosformados
FenFenóóisis -- ÁÁcidocido clorogênicoclorogênico
Oxidados a quinonas => altamente tóxicas aosmicrorganismos
Atuam em processos enzimáticos vitais de fungos e bactérias
Cultivares de batata resistentes a Verticillium albo-atrum
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MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos prpréé--formadosformados
SaponinasSaponinas
Glicosídeos contendo alcalóides ou terpenóides;
Reagem com esteróis da membrana de patógenos;
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MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos prpréé--formadosformados
SaponinasSaponinas -tomatina
Ação em pH maior ou igual a 6,0
Botrytis cinerea
Diminue pH do meio Tomatina
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MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos prpréé--formadosformados
SaponinasSaponinas -tomatina
Patógenos insensíveis ao alcalóide
Septoria lycopersici e Alternaria solani
Enzima extracelular => hidrólise Tomatina
Tomatidina
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MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos prpréé--formadosformados
GlicosGlicosíídeosdeos fenfenóólicoslicos Floridizina
Contribui na resitência de macieiras contra Venturiainaequalis (Sarna);
Floridizina
Quinonasaltamentetóxicas
-glicosidase
FloretinaPolifenoloxidases
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MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos prpréé--formadosformados
GlicosGlicosíídeosdeos fenfenóólicoslicos Arbutina
Envolvida na resistência da pereira contra Erwiniaamylovora
Arbutina
Semiquinona
-glicosidase
DihidroquinonaOxidação
Atividade antibcteriana
Fogo bacteriano
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MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos prpréé--formadosformados
GlicosGlicosíídeosdeos cianogênicoscianogênicos Linamarina e durina
Altamente tóxico => açãoinibitória sobre enzimas
Gloeocercospora sorghi x SorgoNão tóxica
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MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos prpréé--formadosformados
GlicosGlicosíídeosdeos cianogênicoscianogênicos Linamarina e durina
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MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos ppóóss--formadosformados
AusentesAusentes ouou presentespresentes emem quantidadesquantidades baixasbaixas antes antes dadainfecinfecççãoão => => ativadosativados emem respostasrespostas àà presenpresenççaa do do patpatóógenogeno;;
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MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos ppóóss--formadosformados
QuitinasesQuitinases e e --1,31,3--glucanaseglucanase
Enzimas líticas agrupadas dentro das proteínas RP;
Função imediata na defesa
Ação direta sobre hifas invasoras
Ativação de outros mecanismos
Ácidas => extracelularmente(espaços intercelulares)
Básicas => intracelularmente(Vacúolos)
Atuação tardia
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MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos ppóóss--formadosformados
PeroxidadesPeroxidades
Vários processos fisiológicos de grande importância;
Biossíntese de lignina;
Biossíntese de etileno;
Oxidação de compostos fenólicos;
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FitoalexinasFitoalexinasSintetizadas a partir de precursores remotos;
Compostos antimicrobianosde baixo peso molecular;
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FitoalexinasFitoalexinas
Pertencem a diferentes classes químicas;
Biocidas (Fungos, bactérias, nematóides, vegetais superiores e animais);
MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos ppóóss--formadosformados
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FitoalexinasFitoalexinas
Pode ser induzidas por eliciadores (Bióticos e abióticos);
Exógeno ou endógeno
• Estruturas intactasou partes de fungos;
• Células bacterianas;
• Partículas virais;
• Fragmentos da PC • Luz ultravioleta;
• Metais pesados;
MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos ppóóss--formadosformados
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FitoalexinasFitoalexinas atuaatuaççãoão
Fungos => inibe elongação do tubo germinativo, crescimento dacolônia e acúmulo de matéria seca;
Bactérias => restringe multiplicação no espaço intercelular;
A nível fisiológico...
Alterações na membrana plasmática => perda exagerada de eletrólitos e morte celular;
Afetam diretamente o metabolismo respiratório;
MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos ppóóss--formadosformados
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MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos ppóóss--formadosformados
FitoalexinasFitoalexinas atuaatuaççãoão
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FitoalexinasFitoalexinas efeitoefeito comprovadocomprovado
Plantas resistentes normalmente apresentam níveis mais altos de fitoalexinas que as suscetíveis;
Remoção de fitoalexinas de um sítio de infecção diminui a resistênciada planta;
Liberação de supressores da produção de fitoalexinas, porfitopatógenos, diminui a resistência;
Aplicação de inibidores das vias biossitéticas de fitoalexinas diminuia produção destas e compromete a resistência;
Fitoalexinas acumulam-se no local e no tempo apropriados paracausar inibição do patógeno;
MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos ppóóss--formadosformados
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EsEsééciescies ativasativas de de oxigêniooxigênio
Moléculas reduzidas, transitórias e altamente reativas:
MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos ppóóss--formadosformados
O2 H2O
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EspEspééciescies ativasativas de de oxigêniooxigênio
Podem se acumular rapidamente no início do processoinfeccioso tanto em interações compatíveis comoincompatíveis => ExplosãoExplosão oxidativaoxidativa (RH);(RH);
Podem atuar: Diretamente sobre o patógeno;
Fortalecendo a PC;
Fortalecendo a MP, rezudindo a sua fluidez.
MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos ppóóss--formadosformados
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Resposta celular extrema por parte da planta => alto graude resistência;
Morte de um número limitado de células do hospedeirocircundando os sítios de infecção;
Resposta de defesa induzida => parada do crescimento e desenvolvimento do patógeno;
Reconhecimento da infecção => incompatibilidade entreplanta e patógeno;
ReaReaççãoão de de hipersensibilidadehipersensibilidade (RH)(RH)
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ReaReaççãoão de de hipersensibilidadehipersensibilidade (RH)(RH)
Célula
Perde turgidez
Oxidação de fenóis => marrom
Morre
Agregação do citoplasma;
Parada de movimentos citoplasmáticos;
Perda da permeabilidade das membranas;
Degeneração do núcleo e organelas;
Acúmulo de compostos fenólicos e fitoalexinas.
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Ativação de mecanismos latentes de resistência em umaplanta através de tratamentos com agentes bióticos ouabióticos;
Dependente do intervalo de tempo entre o tratamento e subsequente inoculação com o patógeno;
InduInduççãoão de de resistênciaresistência (IR)(IR)
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Pode manifestar-se local e/ou sitemicamente;
Duração de dias a semanas ou todo período de vida daplanta;
Ausência de especificidade.
InduInduççãoão de de resistênciaresistência (IR)(IR)
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InduInduççãoão de de resistênciaresistência (IR)(IR)
Liberação de fitoalexinas
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InduInduççãoão de de resistênciaresistência (IR)(IR)
ProteProteççãoão locallocal
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InduInduççãoão de de resistênciaresistência (IR)(IR)
ProteProteççãoão sistêmicasistêmica
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