Mecanismos de variabilidade genética em agentes fitopatogênicos

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1 Mecanismos de variabilidade genética em agentes fitopatogênicos

2 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.

3 mecanismo de equilíbrio COEVOLUÇÃO variabilidade genética (seleção)

4 genética populações de alta variabilidade melhor capacidade de resposta aos agentes seletivos e maior facilidade de adaptação às mudanças do ambiente.

5 Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos Mutação é o principal mecanismo de geração de novos genes porque permite a criação de novas seqüências de nucleotídeos. ocorrem devido a erros de duplicação cromossômica.

6 Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos Mutação Erros Meiose - mutação germinal fungos de reprodução sexual. Mitose - mutação somática ocorre em fungos e em bactérias durante processos de reprodução assexuada.

7 Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos Classificação Mutações gênicas - substituições ATCGATTT ATCCATTT - deleções ATCGATTT ATC_ATTT - inserções ATCGATTT ATCGAGTTT - inversões ATCGATTT CTAGATTT

8 Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos Mutações cromossômicas - envolvem segmentos de ácido nucléico contendo vários genes. Exemplos - deleções - inserções e duplicações - inversões - transposições cromossomo 1 cromossomo 2

9 Deleção terminal Deleção intersticial

10 Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos 1. Recombinação gênica 1.1. Recombinação meiótica Sistemas de ciclos (sexual) Homotálicos Heterotálicos

11 Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos Heterotálicos - cruzamentos ocorrem apenas entre indivíduos pertencentes a grupos diferentes. Homotálicos - não existem grupos de reação definidos e os cruzamentos podem ocorrer entre quaisquer organismos.

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

13 Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos 1.2. Recombinação parassexual hifa haplóide raça 1, patogênica à var. A anastomose heterocárion N + N diplóide 2 N hifa haplóide raça 2, patogênica à var. B cariogamia hifa haplóide raça 1, patogênica à var. A aneuploidia instável 2N 1 2N + 1 2N - n novos haplóides, raças 1-3 e 1-2-3, patogênicas à var. C hifa haplóide raça 2, patogênica à var. B

14 Diferenças entre ciclos sexual e parassexual Ciclo sexual Ciclo parassexual 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 - fusão pode ocorrer entre hifas - a célula diplóide pode se dividir mitoticamente por vários ciclos - a reversão ao estado haplóide dáse, provavelmente, por aneuploidia - a sua ocorrência não é freqüente na natureza, cuja recombinação mitótica ocorre em apenas algumas células diplóides originadas durante o ciclo

15 Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos 2 - Herança citoplasmática organelas presentes no citoplasma possuem genomas próprios os quais podem conter genes determinantes de patogenicidade ou virulência.

16 Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos quando dois citoplasmas se fundem (nos ciclos sexual, parassexual e também na formação do heterocárion), podem surgir novas combinações de núcleos e citoplasmas. estas novas combinações não resultam em novas combinações de genes, mas, sim, em uma nova combinação de genomas

17 Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos quando dois citoplasmas se fundem (nos ciclos sexual, parassexual e também na formação do heterocárion), podem surgir novas combinações de núcleos e citoplasmas. estas novas combinações não resultam em novas combinações de genes, mas, sim, em uma nova combinação de genomas. há surgimento de formas variantes.

18 Mecanismos de variabilidade genética de agentes fitopatogênicos 3. Heterocariose Consiste na coexistência de núcleos geneticamente distintos em uma única hifa. A unidade de segregação e recombinação é o núcleo e não os genes.

19 Recombinação genômica em vírus 1. Mutação - principal mecanismo de variabilidade 2. Recombinação genômica 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).

20 Recombinação genômica em vírus recombinação 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.

21 Recombinação genômica em vírus recombinação ilegítima (ou não homóloga) - partículas virais dessemelhantes trocam segmentos genômicos entre si. - aparentemente é um dos principais mecanismos implicados na evolução dos vírus pseudo-recombinantes - ocorre a partir de subunidades do genoma de vírus multiparticulados.

22 Mecanismos de variabilidade genética em bactérias DNA cromossômico e extra-cromossômico DNA plasmidial (moléculas de DNA que não estão integradas ao cromossomo e são auto-replicativas) Classificação Mutação Transformação Conjugação Transdução... em condições naturais, observa-se a ocorrência de mutantes quando um ambiente diferente exerce pressão de seleção, favorecendo esse indivíduo a essa nova condição ambiental

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

24 Transformação capacidade de absorver fragmentos de DNA do meio externo e incorporá-los, de maneira estável, ao seu genoma. Ex.: Streptococcus pneumoniae (1928) para que esse processo ocorra, é necessário que a célula esteja fisiologicamente competente. desconhece-se um exemplo deste mecanismo que tenha contribuído para o aparecimento de novas raças de bactérias fitopatogênicas.

25 Transformação

26 Transformação

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

28 Conjugação

29 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).

30 Transdução

31 ...o homem estará sempre na busca de variedades resistentes devido à plasticidade dos patógenos

Corresponde ao local de cada gene em específico. Em um mesmo cromossomo há vários genes, cada um com sua localização específica.

Corresponde ao local de cada gene em específico. Em um mesmo cromossomo há vários genes, cada um com sua localização específica. Espiralização do Cromossomo O material genético (DNA) encontra-se associado a proteínas, formando histonas, que vão se enrolando e formam a cromatina. Quando a cromatina está no nível máximo de espiralização,

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