Investigação dos elementos genéticos do mating-type de controle da reprodução sexual no fungo Moniliophthora perniciosa

• Processo: 19/15927-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2019
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2020
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Antonio Vargas de Oliveira Figueira
• Beneficiário: Rafael Longo Rosada
• Instituição Sede: Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA). Universidade de São Paulo (USP). Piracicaba , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 16/10498-4 - 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, AP.TEM
• Assunto(s): Biologia molecular Genética molecular Genomas Fatores de transcrição Moniliophthora perniciosa Virulência
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Genoma | Homotalismo | mating type | reprodução sexual em fungos | Biologia molecular

Resumo

Moniliophthora perniciosa apresenta uma gama de hospedeiros que permite categorizar os isolados em biótipos: biótipo-C patogênico ao cacaueiro e outras espécies de Theobroma e Herrania; biótipo-S que infecta naturalmente espécies de Solanum, e quando inoculado, também é patogênico ao tomateiro; e o biótipo-L infecta lianas e cipós, sem induzir sintomas visíveis. Os biótipos-S e -C exibem homotalismo primário; já o biótipo-L, que apresenta comportamento endofítico, apresenta-se como heterotálico, com estratégia de reprodução cruzada. Moniliophthora perniciosa apresenta um sistema genético tetrapolar de controle da reprodução sexual, definido por dois locos não ligados, A e B, com distintos alelos existentes na população para cada loco. O homotalismo é caracterizado pela compatibilidade entre hifas monocarióticas geneticamente idênticas nos locos A ou B para formar hifas dicarióticas. A situação oposta, na qual as hifas devem apresentar, necessariamente, alelos diferentes em A e B, resulta no comportamento heterotálico. O fato de o biótipo-L de M. perniciosa ser heterotálico, assim como a maioria dos fungos basidiomicetos estudados até o momento, sugere que a transição para o homotalismo em M. perniciosa (biótipo-C e -S) ocorreu recentemente na história evolutiva dessa espécie. Porém, não se sabe qual é a possível relação desse fenômeno com a evolução da patogenicidade nesses biótipos. Com o sequenciamento do genoma de um isolado do biótipo-C (CP02), foi encontrada uma inserção de aproximadamente 12 kb no loco A, levantando-se a hipótese de que um crossing-over desigual entre dois alelos de A em um ancestral heterotálico de M. perniciosa teria criado um único alelo contendo todos os elementos genéticos necessários para a compatibilidade sexual - ao menos nesse loco. Entretanto, estudos mais aprofundados devem ser realizados a fim de se confirmar ou não essa hipótese, especialmente através da busca por essa inserção em outros isolados de M. perniciosa, inclusive do biótipo-S.Moniliophthora roreri é outro patógeno do cacaueiro, que ataca apenas o fruto do cacaueiro, causando a Monilíase. Originalmente, M. roreri era considerado do gênero Monilia (Ascomiceto), mas, baseado em características morfológicas do micélio vegetativo, foi transferido para o gênero de basidiomiceto, Moniliophthora, criado para abrigá-lo. Análises citológicas indicaram que os esporos teriam origem sexual (ou seja, meiosporos), sendo considerados como basidias radicalmente modificadas com papel sexual, de dispersão e dormência. Assim como M. perniciosa, o ciclo de vida de M. roreri envolve duas fases: biotrófica e necrotrófica. Os conídios/meiosporos de M. roreri ao germinarem, dão origem predominantemente a hifas monocarióticas, que se desenvolvem intercelularmente e induzem os primeiros sintomas. As hifas da fase biotrófica são convolutas e espessas, similarmente ao descrito para M. perniciosa. Já na fase necrotrófica do fungo, as hifas são regulares e finas, com número variável de núcleos, mas sem apresentar grampos de conexão. As hifas que recobrem o fruto sofrem divisões sucessivas e geram imensas quantidades de esporos, sem a formação de basidiomas visíveis. A análise do controle genético da reprodução sexual em M. roreri determinou os prováveis genes dos locos A (HD1 e HD2) e B (MrPh4 e STE3_Mr4, respectivamente o feromônio e seu receptor), mas que não são funcionais. Assim, evidências indicaram que M. roreri se reproduz de forma clonal, mas, assim como M. perniciosa, deriva de possível ancestral heterotálico tetrapolar. Portanto, o objetivo é investigar os elementos genéticos do mating-type de controle da reprodução sexual, definido por dois locos não ligados, A e B, em isolados dos biótipos-C e -S em M. perniciosa. O loco A possui genes codificam para os fatores de transcrição homeodomínios HD1 e HD2, e o loco B para precursores de ferormônios e receptores de ferormônios STE3-like.