Dissecando a especificidade do hospedeiro na patogênese dos isolados dos biótipos-S e C de Moniliophthora perniciosa, o agente causador da vassoura-de-bruxa do cacaueiro

Autor(es)

Daniele Paschoal

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Piracicaba.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALA/BC)
• Data de defesa: 2024-07-19

Membros da banca

Antonio Vargas de Oliveira Figueira; Alessandra Alves de Souza; Daniela Paula de Toledo Thomazella

• Orientador: Antonio Vargas de Oliveira Figueira

Resumo

A vassoura-de-bruxa (VDB) do cacau (Theobroma cacao), causada pelo fungo hemibiotrófico Moniliophthora perniciosa, representa uma ameaça global significativa à produção de cacau. Os isolados de M. perniciosa podem ser categorizados em biótipos com base na especificidade do hospedeiro: o biótipo-C infecta o cacau, o biótipo-L coloniza lianas silvestres, e o biótipo-S infecta espécies de solanáceas, com infecção cruzada limitada. Os sintomas típicos incluem perda da dominância apical e crescimento hipertrófico de brotos axilares. O uso do tomate (Solanum lycopersicum) cv. Micro-Tom (MT) como modelo permite o estudo das interações com M. perniciosa. No Capítulo VII, investigamos as mudanças hormonais associadas a esses sintomas em MT, demonstrando que o biótipo-S produz citocininas (CKs) in vitro, potencialmente desregulando o balanço de CKs nas plantas infectadas, como evidenciado pelos níveis elevados de CKs nos caules espessados e infectados. Linhas de MT superexpressando a CYTOKININ OXIDASE-2 de Arabidopsis (35S::AtCKX2), que reduzem os níveis de CKs, apresentaram menor severidade dos sintomas e incidência de infecção. Além disso, tratamentos com CK sintética mimetizaram os sintomas da doença, enquanto inibidores de percepção de CKs reduziram os sintomas. No Capítulo VI, demonstramos que a infecção em MT aumenta a força de dreno nos caules sintomáticos, efeito ausente nas linhas 35S::AtCKX2, implicando as CKs na formação de um dreno de nutrientes. Esses sintomas levaram a alterações metabólicas e fisiológicas significativas, reduzindo a produção de frutos e potencialmente reforçando as paredes celulares secundárias e produzindo lignina, o que provavelmente serve como recurso nutricional para o patógeno durante a fase necrotrófica. O Capítulo V explorou os efeitos indiretos da infecção no desenvolvimento radicular. Observamos redução da biomassa radicular coincidindo com o aumento do diâmetro do caule após a infecção, afetando significativamente o crescimento de raízes laterais. Alterações em níveis/percepção hormonais não foram suficientes para elucidar o reduzido crescimento das raízes; entretanto, raízes de plantas infectadas apresentaram níveis reduzidos de carboidratos e aminoácidos, e um ensaio de fixação de 13CO2 revelou uma diminuição na alocação de carbono para as raízes após a infecção. A suplementação de sacarose in vitro restaurou parcialmente o crescimento das raízes laterais, sugerindo que a redução da biomassa radicular resulta da diminuição do suprimento de fotoassimilados, o que pode prejudicar a absorção de água e nutrientes, contribuindo para a queda na produtividade do hospedeiro. Após a investigação do desenvolvimento de sintomas, no Capítulo II foi reportado o estudo do modelo MT para investigar a patogênese e as respostas de defesa da planta comparando a infecção de MT por isolados dos biótipos-S (compatível) e -C (incompatível) de M. perniciosa. Nossos resultados revelaram respostas imunológicas transcricionais comuns nas fases iniciais, particularmente na sinalização de imunidade desencadeada por padrões (PTI) e no reforço da parede celular, com uma expressão mais robusta durante a interação incompatível, indicando respostas de defesa mais robustas. Isso corrobora os ensaios de pré-inoculação e co-inoculação com o biótipo incompatível, demonstrando uma resposta de priming ao patógeno compatível. A expressão de genes do fungo revelou candidatos efetores e outros genes envolvidos na patogênese no cacau durante a infecção precoce em MT. Respostas hormonais, particularmente ácido jasmônico (JA) e etileno (ET), foram implicadas na infecção, com ET desempenhando um papel notável na indução de resistência ao biótipo-S em MT. No Capítulo III, revelamos Nicotiana benthamiana como um novo hospedeiro modelo para M. perniciosa e realizamos perfis comparativos transcricionais e funcionais. N. benthamiana é suscetível a ambos os biótipos C e S, embora um isolado do biótipo S (Tiradentes) tenha mostrado incompatibilidade, desafiando a visão clássica da classificação dos biótipos de M. perniciosa. Análises transcricionais revelaram respostas imunes compartilhadas a ambos os biótipos, com defesas mais rápidas e fortes na interação incompatível. A supressão de respostas imunes foi observada 72 horas após a inoculação, coincidindo com a expressão de vários genes do patógeno também ativos em infecções de cacau. As análises funcionais sugeriram que a imunidade relacionada ao TIR-NLR (ETI) pode não ser essencial para a infecção pelo biótipo incompatível em N. benthamiana, e suspeitamos que a PTI poderia estar envolvida. Além disso, no Capítulo IV, identificamos quatro candidatos a efetores expressos em N. benthamiana que exibiram atividade antimicrobiana, potencialmente modulando a microbiota do hospedeiro durante a colonização. Caracterizar o desenvolvimento dos sintomas, identificar componentes precoces das respostas de defesa e compreender a patogênese fúngica são etapas cruciais para o desenvolvimento de estratégias que aumentem a resistência do cacau a M. perniciosa. (AU)

• Processo FAPESP: 18/18711-4 - Análise funcional de genes potencialmente associados à resistência ao basidiomiceto Moniliophthora perniciosa em tomateiro (Solanum lycopersicum) cv. 'Micro-Tom'
• Beneficiário: Daniele Paschoal
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado