Investigação das estratégias de adaptação ao estilo de vida patogênico de fungos do gênero Moniliophthora em diferentes níveis de organização biológica: espécies, biótipos e linhagens geográficas

• Processo: 16/10498-4
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Vigência: 01 de fevereiro de 2017 - 31 de dezembro de 2022
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Antonio Vargas de Oliveira Figueira
• Beneficiário: Antonio Vargas de Oliveira Figueira
• Instituição-sede: Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA). Universidade de São Paulo (USP). Piracicaba , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira
• Pesq. associados: Camila Caldana ; Gonçalo Amarante Guimarães Pereira ; Lázaro Eustaquio Pereira Peres ; Marcelo Falsarella Carazzolle ; Paulo José Pereira Lima Teixeira
• Bolsa(s) vinculada(s): 19/12188-0 - Avaliação das vias orquestradas pelo miR156 na interação entre Moniliophthora perniciosa x Solanum lycopersicum: consequências para a patogênese e susceptibilidade, BP.MS; 19/25326-2 - Análise funcional do gene SlUACA potencialmente associado à resistência à Moniliophthora perniciosa, causador da doença Vassoura-de-Bruxa em cacaueiro, do tomateiro (Solanum lycopersicum) cv. Micro-Tom, BP.IC; 19/22063-0 - Otimização da transformação genética de cacaueiro (Theobroma cacao) visando a modulação na expressão de receptores de padrões moleculares de patógenos, BP.TT; + mais bolsas vinculadas 18/18711-4 - Análise funcional de genes potencialmente associados à resistência ao basidiomiceto Moniliophthora perniciosa em tomateiro (Solanum lycopersicum) cv. 'Micro-Tom', BP.DR; 19/15927-9 - Investigação dos elementos genéticos do mating-type de controle da reprodução sexual no fungo Moniliophthora perniciosa, BP.IC; 19/17927-6 - Quantificação de micélio de Moniliophthora perniciosa em tecidos infectados de tomateiro e cacaueiro, BP.IC; 18/21036-7 - Análise do transcriptoma e metaboloma da interação atípica entre os frutos do Theobroma cacao (cacau) e o fungo patogênico Moniliophthora perniciosa, que causa a vassoura de bruxa, BP.PD; 17/13319-6 - Identificação do ligante da proteína MpPR-1i e análise estrutural e funcional das MpPR-1s de Moniliophthora perniciosa in vitro, BP.PD; 17/25261-2 - Obtenção de linha transgênica do biótipo-S de Moniliophthora perniciosa expressando GFP, BP.IC; 17/24428-0 - Cultivo de T. cacao e M. perniciosa, extração de RNA de plantas infectadas e apoio a atividades rotineiras de laboratório, BP.TT; 17/17000-4 - Análise da interação Moniliophthora perniciosa x tomateiro 'Micro-Tom': resistência do tipo 'não hospedeiro', efeitos no desenvolvimento e papel dos fitohormônios na patogênese, BP.PD; 17/17676-8 - Otimização da transformação genética de cacaueiro (Theobroma cacao) visando a modulação na expressão de receptores de padrões moleculares de patógenos, BP.TT; 17/14341-5 - Investigação da formação de grupos de compatibilidade vegetativa como barreira ao fluxo gênico no fungo Moniliophthora perniciosa, BP.IC; 17/13833-1 - Nocaute do gene codificante para a enzima oxidase alternativa de M. perniciosa pelo sistema CRISPR-Cas9 e avaliação funcional das linhagens transformantes, BP.IC; 17/13015-7 - Investigando as alterações transcricionais massais do patossistema Theobroma cacao x Moniliophthora perniciosa durante a progressão da Doença Vassoura-de-Bruxa do cacaueiro, BP.DD - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Metabolômica Genômica Biologia molecular Transcriptoma Basidiomycota Moniliophthora Vassoura-de-bruxa Cacauicultura Cacau

Resumo

A invasão da principal região cacaueira do Brasil pelo basidiomiceto Moniliophthora perniciosa (agente causal da doença vassoura-de-bruxa) causou o colapso na produção de cacau, matéria prima única e fundamental para a indústria chocolateira. Moniliophthora perniciosa e M. roreri são os patógenos mais limitantes para o cacaueiro (Theobroma cacao) nas Américas. Ambos são fungos Agaricales, que são, em sua maioria, saprotróficos; a patogenicidade evoluiu apenas em poucas espécies dessa ordem. Igualmente, a inexistência de outros fitopatógenos proximamente relacionados a M. perniciosa e M. roreri sugere que a evolução da fitopatogenicidade nesse gênero tenha envolvido alterações recentes em genes relacionados ao controle do modo e das fases de vida (biotróficoe necrotrófico), entre outros da própria patogenicidade. Enquanto que M. roreri ataca apenas o fruto do cacaueiro, M. perniciosa infecta ramos, frutos e botões florais; M. perniciosa também apresenta biótipos relacionados à infecção de hospedeiros específicos. Essa grande variação em hábitos de vida associada à grande variabilidade genética fazem deste grupo de fungos um excelente modelo para o estudo das modificações genômicas associadas à evolução da fitopatogenicidade. Portanto, pretende-se conduzir análises de genômica comparativa envolvendo espécies de Agaricales, permitindo a verificação de diferenças gênicas espécie- e biótipo-específicas; de taxas evolutivas e seletivas entre ortólogos das espécies/biótipos; da ancestralidade das linhagens patogênicas; de padrões de expansão e retração de famílias gênicas; e de divergência de função entre famílias gênicas em cada linhagem. A comparação de isolados e biótipos de M. perniciosa permitirá a busca de associações entre a estrutura do genoma e o estilo de vida. O sistema genético de controle da reprodução sexual, definido por dois locos não ligados A e B, e genes associados à compatibilidade somática ou vegetativa, controlada geneticamente por locos vic (vegetative incompatibility) serão investigados por potencialmente definirem fluxo gênico em M. perniciosa. Análises transcriptômicas serão empregadas para a investigação dos fatores que levam ao sucesso de M. perniciosa e M. roreri como patógenos. A comparação de interações compatíveis e incompatíveis de M. perniciosa com seus hospedeiros (e.g. biótipo-S x tomateiro e biótipo-S x cacaueiro, respectivamente) poderá indicar quais são os fatores-chave relacionados ao sucesso ou fracasso da infecção. Comparando-se a infecção de ramos e frutos por M. perniciosa com a de frutos por M. roreri buscará elucidar se os patógenos adotam estratégias de infecção específicas, e quais seriam os fatores gerais relacionados à virulência do gênero Moniliophthora. Relatos recentes em outros patossistemas sugerem que, além de proteínas efetoras, patógenos podem empregar RNAs pequenos (sRNA) para manipulação direta do sistema de defesa vegetal, com isso a expressão de sRNAs será avaliada durante a infecção por M. perniciosa. Mutantes e linhas transgênicas no background genético do tomateiro 'Micro-Tom' (MT) com alterações na síntese ou percepção de hormônios vegetais permitirão investigar o papel dessa classe de compostos na patogênese e defesa à infecção com isolados de M. perniciosa do biótipo-S e -C. Adicionalmente, pretende-se desenvolver novas ferramentas de manipulação genética, tanto do patógeno como de seus hospedeiros, que auxiliarão em estudos funcionais futuros deste patossistema, incluindo a edição gênica estável de M. perniciosa, bem como o desenvolvimento de linhas transgênica de cacau e de MT. As informações genômicas obtidas, juntamente com o desenvolvimento de abordagens de estudos populacionais e de manipulação genética, serão empregadas para direcionar análises funcionais de genes essenciais para o patógeno. (AU)

Publicações científicas

(5)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

COSTA, PAULO C. S.; EVANGELISTA, JOEL S.; LEAL, IGOR; MIRANDA, PAULO C. M. L. Chemical Graph Theory for Property Modeling in QSAR and QSPR-Charming QSAR & QSPR. MATHEMATICS, v. 9, n. 1 JAN 2021. Citações Web of Science: 0.

BARSOTTINI, MARIO R. O.; COPSEY, ALICE; YOUNG, LUKE; BARONI, RENATA M.; CORDEIRO, ARTUR T.; PEREIRA, GONCALO A. G.; MOORE, ANTHONY L. Biochemical characterization and inhibition of the alternative oxidase enzyme from the fungal phytopathogen Moniliophthora perniciosa. COMMUNICATIONS BIOLOGY, v. 3, n. 1 MAY 25 2020. Citações Web of Science: 0.

COSTA, PAULO C. S.; BARSOTTINI, MARIO R. O.; VIEIRA, MARIA L. L.; PIRES, BARBARA A.; EVANGELISTA, JOEL S.; ZERI, ANA C. M.; NASCIMENTO, ANDREY F. Z.; SILVA, JAQUELINE S.; CARAZZOLLE, MARCELO F.; PEREIRA, GONCALO A. G.; SFORCA, MAURICIO L.; MIRANDA, PAULO C. M. L.; ROCCO, SILVANA A. N-Phenylbenzamide derivatives as alternative oxidase inhibitors: Synthesis, molecular properties, H-1-STD NMR, and QSAR. Journal of Molecular Structure, v. 1208, MAY 15 2020. Citações Web of Science: 1.

BARSOTTINI, MARIO R. O.; PIRES, BARBARA A.; VIEIRA, MARIA L.; PEREIRA, JOSE G. C.; COSTA, PAULO C. S.; SANITA, JAQUELINE; CORADINI, ALESSANDRO; MELLO, FELLIPE; MARSCHALK, CIDNEI; SILVA, EDER M.; PASCHOAL, DANIELE; FIGUEIRA, ANTONIO; RODRIGUES, FABIO H. S.; CORDEIRO, ARTUR T.; MIRANDA, PAULO C. M. L.; OLIVEIRA, PAULO S. L.; SFORCA, MAURICIO L.; CARAZZOLLE, MARCELO F.; ROCCO, SILVANA A.; PEREIRA, GONCALO A. G. Synthesis and testing of novel alternative oxidase (AOX) inhibitors with antifungal activity against Moniliophthora perniciosa (Stahel), the causal agent of witches' broom disease of cocoa, and other phytopathogens. Pest Management Science, v. 75, n. 5, p. 1295-1303, MAY 2019. Citações Web of Science: 1.

FIORIN, GABRIEL LORENCINI; SANCHEZ-VALLET, ANDREA; DE TOLEDO THOMAZELLA, DANIELA PAULA; VITAL DO PRADO, PAULA FAVORETTI; DO NASCIMENTO, LEANDRO COSTA; DE OLIVEIRA FIGUEIRA, ANTONIO VARGAS; THOMMA, BART P. H. J.; GUIMARAES PEREIRA, GONCALO AMARANTE; PEREIRA LIMA TEIXEIRA, PAULO JOSE. Suppression of Plant Immunity by Fungal Chitinase-like Effectors. Current Biology, v. 28, n. 18, p. 3023+, SEP 24 2018. Citações Web of Science: 5.