mecanismos de defesa)

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

Patógeno

Célula vegetal

ResistênciaResistência

Patógeno

Célula vegetal

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®

“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;

MecanismosMecanismos de de resistênciaresistência

Estruturais

Bioquímicos

Pré-formadosPassivos/consitutivos

Pós-formadosativos/induzíveis

Estruturais: primeira linha de defesa => impede a entrada e a colonização de patógenos

PrPréé--formadosformados

Cutícula

Estômatos

Tricomas

Vasos condutores

PPóóss--formadosformados

Papilas

Lignificação

Camadas de cortiça

Camadas de abscisão

Tiloses

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

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

RepresentaRepresentaççãoão esquemesquemááticatica => => cutcutíículacula e e paredeparede celularcelular

Cutina

Camada de cera

Camada de celulose

Membrana plasmática

Citoplasma

Pectina

Lamela

Célula epidérmica

Cutícula

EstômatosEstômatos

Número;

Localização;

Período de abertura;

Morfologia.

Variedades de trigo resistente ao Puccinia graminis tritici

Xanthomonas campestris pv. citri

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;

ParedesParedes celularescelulares espessasespessas

Xilema => rico em lignina

Interromper o avanço de fungos e bactérias

Mancha angular do algodoeiro (Xanthomonas campestris pv. malvacearum)

MecanismosMecanismos estruturaisestruturais ppóóss--formadosformados

EmEm ccéélulaslulas individuaisindividuais

Agregaçãocitoplasmática;

Halos;

Papilas;

Lignificação.

EmEm tecidostecidos

Camada de cortiça;

Camada de abscisão;

Tiloses

AgregaAgregaççãoão citoplasmcitoplasmááticatica

Acúmulo de citoplasma no sítio de ataque do patógeno;

Agregados apresentando retículo endoplasmático e complexo de golgi => biossíntese

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.

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.

LignificaLignificaççãoão

Interferência sobre patógenos

Aumento da resistência da PC a ação de enzimas;

Formação de bainha impedindo progresso da hifa no interior do citoplasma

LignificaLignificaççãoãoEmEm ccéélulaslulas individuaisindividuais

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)

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;

CamadaCamada de de abscisãoabscisãoEmEm tecidostecidos

Fungo Wilsonomyces carpophilus Pêssego

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.

TilosesTilosesEmEm tecidostecidos

Contribuem significativamentepara a resistência;

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);

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

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

SaponinasSaponinas

Glicosídeos contendo alcalóides ou terpenóides;

Reagem com esteróis da membrana de patógenos;

SaponinasSaponinas -tomatina

Ação em pH maior ou igual a 6,0

Botrytis cinerea

Diminue pH do meio Tomatina

SaponinasSaponinas -tomatina

Patógenos insensíveis ao alcalóide

Septoria lycopersici e Alternaria solani

Enzima extracelular => hidrólise Tomatina

Tomatidina

GlicosGlicosíídeosdeos fenfenóólicoslicos Floridizina

Contribui na resitência de macieiras contra Venturiainaequalis (Sarna);

Floridizina

Quinonasaltamentetóxicas

-glicosidase

FloretinaPolifenoloxidases

GlicosGlicosíídeosdeos fenfenóólicoslicos Arbutina

Envolvida na resistência da pereira contra Erwiniaamylovora

Arbutina

Semiquinona

-glicosidase

DihidroquinonaOxidação

Atividade antibcteriana

Fogo bacteriano

GlicosGlicosíídeosdeos cianogênicoscianogênicos Linamarina e durina

Altamente tóxico => açãoinibitória sobre enzimas

Gloeocercospora sorghi x SorgoNão tóxica

GlicosGlicosíídeosdeos cianogênicoscianogênicos Linamarina e durina

MecanismosMecanismos bioqubioquíímicosmicos ppóóss--formadosformados

AusentesAusentes ouou presentespresentes emem quantidadesquantidades baixasbaixas antes antes dadainfecinfecççãoão => => ativadosativados emem respostasrespostas àà presenpresenççaa do do patpatóógenogeno;;

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

PeroxidadesPeroxidades

Vários processos fisiológicos de grande importância;

Biossíntese de lignina;

Biossíntese de etileno;

Oxidação de compostos fenólicos;

FitoalexinasFitoalexinasSintetizadas a partir de precursores remotos;

Compostos antimicrobianosde baixo peso molecular;

FitoalexinasFitoalexinas

Pertencem a diferentes classes químicas;

Biocidas (Fungos, bactérias, nematóides, vegetais superiores e animais);

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;

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;

FitoalexinasFitoalexinas atuaatuaççãoão

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;

EsEsééciescies ativasativas de de oxigêniooxigênio

Moléculas reduzidas, transitórias e altamente reativas:

O2 H2O

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.

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)

Célula

Perde turgidez

Oxidação de fenóis => marrom

Agregação do citoplasma;

Parada de movimentos citoplasmáticos;

Perda da permeabilidade das membranas;

Degeneração do núcleo e organelas;

Acúmulo de compostos fenólicos e fitoalexinas.

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)

Pode manifestar-se local e/ou sitemicamente;

Duração de dias a semanas ou todo período de vida daplanta;

Ausência de especificidade.

Liberação de fitoalexinas

ProteProteççãoão locallocal

ProteProteççãoão sistêmicasistêmica

mecanismos de defesa)

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