Estudo da via alternativa de transporte de elétrons de Moniliophthora perniciosa e Moniliophthora roreri = possível papel no desenvolvimento dos patógenos e infecção do cacaueiro
Daniela Paula de Toledo Thomazella
TESE
Português
T/UNICAMP T368e
[The mitochondrial alternative oxidase of Moniliophthora perniciosa and Moniliophthora roreri ]
Campinas, SP : [s.n.], 2010.
157 p. : il.
Orientadores: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira, Johana Rincones Perez
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia
Resumo: Moniliophihora perniciosa e Monüiophthora roreri são basidiomicetos fitopatogênicos. causadores de duas das mais devastadoras doenças fúngicas do cacaueiro: a Vassoura de bruxa e a Frosty Pod Rot (Momlíase), respectivamente. Apesar do grande impacto socioeconómico dessas doenças, aspectos...
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Resumo: Moniliophihora perniciosa e Monüiophthora roreri são basidiomicetos fitopatogênicos. causadores de duas das mais devastadoras doenças fúngicas do cacaueiro: a Vassoura de bruxa e a Frosty Pod Rot (Momlíase), respectivamente. Apesar do grande impacto socioeconómico dessas doenças, aspectos importantes relacionados ao metabolismo destes patógenos ainda não são suficientemente compreendidos O estudo do metabolismo mitocondrial é particularmente relevante, pois compreende processos celulares vitais para a sobrevivência do organismo, como a regulação da produção de energia (ATP) e a manutenção do balanço redox da célula. Este trabalho teve como objetivo entender a importância da enzima mitocondrial oxidase alternativa (AOX) no metabolismo e desenvolvimento dos fungos M. perniciosa e M roreri- A AOX é uma oxidase terminal capaz de realizar o transporte de elétrons mitocondrial, catalisando a redução do oxigênio a água, de maneira desacoplada da síntese de ATP. Em M. perniciosa, a expressão do gene aox (Mp-aox) mostrou-se bastante relacionada ao ciclo de vida hemibiotrófico deste fungo. Níveis de expressão relativamente elevados deste gene foram observados no micélio biotrófico cultivado in vitro. De acordo, grande sensibilidade à inibição da via alternativa também foi verificada nesta fase micelial, sugerindo que a AOX tem participação no desenvolvimento deste primeiro estágio de M. perniciosa. Curiosamente, a inibição in vitro da cadeia respiratória principal retardou a transição da fase biotrófica para a necrotrófíca. Além disso, o uso combinado de inibidores da via principal e da AOX resultou em total inibição do desenvolvimento do fungo in vitro como também preveniu o estabelecimento da doença em plântulas de cacau. Com base nesses dados, o presente trabalho sugere um modelo no qual a participação diferencial das vias de transporte de elétrons (principal e alternativa) regula o desenvolvimento do micélio biotrófico e a transição de fase de M. perniciosa. Este é o primeiro trabalho em que se apresentam fortes evidências para uma função da AOX no desenvolvimento in planta e ciclo de vida de um fungo fítopatogênico. Como em M. perniciosa, o gene aox de M. roreri (Mr-aox) foi induzido em resposta ao fungicida azoxistrobina (inibidor do complexo III), sugerindo que a AOX tem participação na proteção do patògeno contra o estresse oxidativo gerado pela inibição da via principal- Apesar da indução do gene Mr-aox, M. roreri mostrou-se consideravelmente sensível ao fungicida. Deste modo, é possível que a ativação da AOX em M. roreri não seja suficiente para contornar os efeitos tóxicos da azoxistrobina e, consequentemente, que este fungo seja mais suscetível ao estresse oxidativo gerado pelo inibidor. Finalmente, a adição conjunta da azoxistrobina com um inibidor da AOX inibiu completamente o desenvolvimento in vitro de M. roreri. Com base nos resultados apresentados, sugere-se que a AOX tenha uma função relevante no metabolismo destes patógenos e que a inibição conjunta das vias principal e alternativa seja uma estratégia em potencial para o controle das doenças Vassoura de bruxa e Frosty PodRot.
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Abstract: Moniliophthora perniciosa and Moniliophthora roreri are phytopathogenic basidiomycetes, which cause two of the most devastating fungal diseases of cacao: the Witches' Broom and Frosty Pod Rot diseases, respectively. Despite the great socioeconomic impact of the diseases, important aspects...
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Abstract: Moniliophthora perniciosa and Moniliophthora roreri are phytopathogenic basidiomycetes, which cause two of the most devastating fungal diseases of cacao: the Witches' Broom and Frosty Pod Rot diseases, respectively. Despite the great socioeconomic impact of the diseases, important aspects of the metabolism of these pathogens are not sufficiently understood. The mitochondrial metabolism is particularly important since it is associated with many cellular processes of crucial importance for the organism survival, such as the regulation of energy production (ATP) and the maintenance of the cellular redox balance. This study aimed to understand the importance of the mitochondrial enzyme alternative oxidase (AOX) in the metabolism and development of the cacao pathogens M perniciosa and M. roreri. AOX is a non-phosporylating ubiquinol oxidase which catalyzes the reduction of molecular oxygen to water. In M. perniciosa, the expression of aox gene {Mp-aox) was closely related to the hemibiotrophic lifestyle of this fungus. High levels of Mp-aox transcripts were observed in the biotrophic mycelium and, accordingly, it showed an elevated sensitivity to AOX inhibitors, suggesting that AOX has a role in the development of the biotrophic phase. Interestingly, the in vitro inhibition of the cytochrome-dependent pathway prevented the transition from biotrophy to necrotrophy. Furthermore, the combined use of an inhibitor of the cytochrome pathway with an AOX inhibitor completely impaired the in vitro fungal growth as well as prevented the establishment of the disease in cacao seedlings. Based on these data, this study suggests a model in which the involvement of the different pathways of electron transfer (cytochrome and alternative routes) regulates the development of the biotrophic mycelium and the phase transition of M. perniciosa in planta. This is the first report presenting strong evidences for a role of AOX during the in pfanta development and life cycle of a phytopathogenic fijngus. Like M. perniciosa, the aox gene of M. roreri {Mr-aox) is up-regulated after exposure of the fungal mycelium to the fungicide azoxystrobin (a potent inhibitor of complex III}, suggesting that AOX plays a protective role against the deleterious oxidative stress produced by the compound. However, even with the increased expression of Mr-aox, M. roreri growth was highly sensitive to the fungicide. Therefore, it is possible that AOX activation was not enough to overcome the toxic effects of the cytochrome pathway inhibition and, consequently, M. roreri presented a high susceptibility to oxidative stress. Finally, the combined application of azoxystrobin and an AOX inhibitor completely impaired the in vitro development of M. roreri Thus., based on these results, we suggest that AOX has a role in the metabolism of these cacao pathogens and the concomitant inhibition of both cytochrome and alternative pathways may be an efficient strategy for the control of Witches' Broom and Frosty Pod Rot diseases.
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Pereira, Gonçalo Amarante Guimarães, 1964-
Orientador
Rincones, Johana, 1977-
Coorientador
Monteiro, Gisele
Avaliador
Soares Netto, Luis Eduardo, 1964-
Avaliador
Teixeira, Marcelo Menossi, 1968-
Avaliador
Arruda, Paulo, 1952-
Avaliador
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Daniela Paula de Toledo Thomazella
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