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Mecanismos de variabilidade genética em agentes fitopatogênicos

Mecanismos de variabilidade genética em agentes fitopatogênicos

Coevolução hospedeiro - patógeno

Parasitismo – estratégia de vida de conexão

entre diversas espécies

- permite estabelecer íntimas relações, ao

nível genético, entre parasitas e

hospedeiros.

mecanismo de equilíbrio

COEVOLUÇÃO

variabilidade genética (seleção)

populações de alta variabilidade

genética

melhor capacidade de resposta aos agentes

seletivos e maior facilidade de adaptação às

mudanças do ambiente.

Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos

Mutação

l é o principal mecanismo de geração de novos genes porque permite a criação de novas seqüências de nucleotídeos.

l ocorrem devido a erros de duplicação cromossômica.

Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos

Mutação

ErroslMeiose - mutação germinal

fungos de reprodução sexual.

lMitose - mutação somáticaocorre em fungos e em bactérias durante

processos de reprodução assexuada.

Classificação

lMutações gênicas

- substituições ATCGATTT ATCCATTT

- deleções ATCGATTT ATC_ATTT

- inserções ATCGATTT ATCGAGTTT

- inversões ATCGATTT CTAGATTT

Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos

Mutações cromossômicas - envolvem segmentos de ácido nucléico contendo vários genes.

- deleções- inserções e duplicações- inversões- transposições

Exemplos

cromossomo 1

cromossomo 2

Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos

Deleção terminal Deleção intersticial

1. Recombinação gênica1.1. Recombinação meióticað Sistemas de ciclos (sexual)lHomotálicos

lHeterotálicos

Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos

ØHeterotálicos - cruzamentos ocorrem apenas entre

indivíduos pertencentes a grupos diferentes.

ØHomotálicos - não existem grupos de reação

definidos e os cruzamentos podem ocorrer entre

quaisquer organismos.

Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos

Reprodução sexual em fungos: A – Copulação de planogametas; B- Contato gamentagial; C- Copulação gametangial; D- Espermatização

1.2. Recombinação parassexual

hifa haplóideraça 1, patogênica à

var. A

hifa haplóideraça 2, patogênica à

var. B

heterocárionN + N

diplóide2 N

aneuploidia instável2N – 1

2N + 12N - nhifa haplóide

raça 1, patogênica àvar. A

hifa haplóideraça 2, patogênica à

var. Bnovos haplóides, raças1-3 e 1-2-3, patogênicas à

var. C

anastomose

cariogamia

Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos

Diferenças entre ciclos sexual e parassexual

• Ciclo sexual

– a fusão de núcleos só ocorre entre células sexuais especializadas

– da fusão do núcleo resulta o zigoto (diplóide) que persiste por apenas uma divisão celular

– a reversão ao estado haplóide dá-se por meiose

– é de maior freqüência na natureza

• Ciclo parassexual

- fusão pode ocorrer entre hifas

- a célula diplóide pode se dividir mitoticamente por vários ciclos

- a reversão ao estado haplóide dá-se, provavelmente, por aneuploidia

- a sua ocorrência não é freqüente na natureza, cuja recombinação mitótica ocorre em apenas algumas células diplóides originadas durante o ciclo

2 - Herança citoplasmática

Øorganelas presentes no citoplasma possuem

genomas próprios os quais podem conter

genes determinantes de patogenicidade ou

virulência.

Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos

Ø quando dois citoplasmas se fundem (nos ciclos

sexual, parassexual e também na formação do

heterocárion), podem surgir novas combinações de

núcleos e citoplasmas.

Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos

estas novas combinações não resultam

em novas combinações de genes,

mas, sim, em uma nova combinação

de genomas

Øquando dois citoplasmas se fundem (nos ciclos sexual, parassexual e também na formação do

heterocárion), podem surgir novas combinações de núcleos e citoplasmas.

Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos

estas novas combinações não resultam

em novas combinações de genes,

mas, sim, em uma nova combinação

de genomas.

há surgimento deformas variantes.

3. Heterocariose

ØConsiste na coexistência de núcleos

geneticamente distintos em uma única hifa.

ØA unidade de segregação e recombinação é

o núcleo e não os genes.

Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos

Recombinação genômica em vírus

1. Mutação - principal mecanismo de variabilidade

2. Recombinação genômica

Ø recombinação legítima (ou homóloga) por

simples ou dupla permuta.

- duas partículas virais semelhantes trocam

segmentos homólogos de DNA (em segmentos que

ocupam a mesma posição no genoma).

Ørecombinação aberrante - duas partículas virais

semelhantes (não idênticas) permutam segmentos não

homólogos do genoma. Exclusivo em vírus de RNA.

- provoca grande alteração na estrutura

genômica do patógeno.

Recombinação genômica em vírus

Ø recombinação ilegítima (ou não homóloga) -partículas virais dessemelhantes trocam segmentos genômicos entre si.

- aparentemente é um dos principais

mecanismos implicados na evolução dos vírus

Ø pseudo-recombinantes - ocorre a partir de

subunidades do genoma de vírus multi-

particulados.

Recombinação genômica em vírus

Mecanismos de variabilidade genética em bactérias

Ø DNA cromossômico e extra-cromossômico

DNA plasmidial (moléculas de DNA que não estão integradas ao cromossomo e são auto-replicativas)

Classificação

ü Mutação

ü Transformação

ü Conjugação

ü Transdução

...... em condições naturais, observa-sea ocorrência de mutantes quando um ambiente

diferente exerce pressão de seleção, favorecendo esse indivíduo a essa

nova condição ambiental

ØA taxa de mutação em bactérias pode ser intensificada por agentes como:

- raios ultravioletas;

- íons de ferro e manganês;

- gás mostarda (Cl - CH2 - CH2 - S - CH2 - CH2 - Cl)

- ácido nitroso;

- antibióticos e fungicidas

Ø Muitos desses agentes são de uso na agricultura e podem acelerar o aparecimento de novas formas de bactérias.

ü TransformaçãoØ capacidade de absorver fragmentos de DNA do meio externo e incorporá-los, de maneira estável, ao seu genoma.

Ex.: Streptococcus pneumoniae (1928)

Ø para que esse processo ocorra, é necessário que a célula esteja fisiologicamente competente.

Ø desconhece-se um exemplo deste mecanismo que tenha contribuído para o aparecimento de novas raças de bactérias fitopatogênicas.

Transformação

Transformação

ü Conjugação

Ø duas células bacterianas pareiam-se e uma delas, a célula doadora masculina (F+), fornece material cromossômico ou plasmidial para a célula receptora feminina (F-).

Conjugação

ü Transdução

• os genes são transportados de uma bactéria a outra por meio de bacteriófagos (partículas de ácido nucléico envoltas em capas protéicas que infectam bactérias).

Transdução

......o homem estará semprena busca de variedades resistentes devido

à plasticidade dos patógenos