INTRODUÇÃO. Mecanismos de ATAQUE do patógeno. Mecanismos de DEFESA da planta CENTRO UNIVERSITÁRIO DO TRIANGULO 28/11/2016

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1 CENTRO UNIVERSITÁRIO DO TRIANGULO Mecanismos de ATAQUE do patógeno Mecanismos de DEFESA da planta INTRODUÇÃO A coevolução entre patógeno e hospedeiro gera uma corrida armamentista. Armas químicas de ataque Armas de defesa 2 1

2 INTRODUÇÃO A interação hospedeiro-patógeno deve ser visualizada como um sistema único e totalmente novo, o qual depende da planta e do patógeno em íntima relação com o meio ambiente. O hospedeiro mostra-se como vencedor quando a doença não ocorre (RESISTÊNCIA). Pascholati, INTRODUÇÃO A resistência de um hospedeiro, é definida por Pascholati (1994), como: * capacidade da planta de atrasar ou de evitar a entrada e/ou subsequente atividade de um patógeno em seus tecidos. Embora as plantas, na natureza, estejam normalmente expostas a um número incalculável de microrganismos, a resistência mostra-se como regra, enquanto a suscetibilidade aos agentes fitopatogênicos mostra-se como exceção. (GOODMAN et al., 1986). 4 2

3 Mecanismos de ATAQUE do patógeno Patógenos - retiraram seus nutrientes do hospedeiro e utilizam nos para o seu metabolismo e desempenhar suas atividades reprodutivas e vegetativas. Muitos desses nutrientes encontram-se no interior do protoplasma das células. Para ter acesso ao mesmo, os patógenos devem vencer barreiras externas, formadas pela cutícula e/ou parede celular e então promover sua colonização. 5 Mecanismos de ATAQUE do patógeno 6 3

4 Mecanismos de ATAQUE do patógeno Após a penetração - espalham a partir do sitio de infecção e colonizam as células do hospedeiro. Tubo germinativo Apressório Haustório Haustório 7 INFECÇÃO Pré-penetração Penetração Relações parasitárias 4

5 Mecanismos de ATAQUE do patógeno Este processo, caracteriza pela degradação celular e pela utilização dos nutrientes; O que resulta em alterações morfológicas e metabólicas, levando ao aparecimento de sintomas. 9 Mecanismos de ATAQUE do patógeno Para que um patógeno consiga infectar e causar sintomas, ele necessita; * penetrar * colonizar Neutralizar as reações de defesa da planta. Utilizam-se de substancias tais como: enzimas, toxinas e hormônios. 10 5

6 Mecanismos de ATAQUE do patógeno a) Enzimas: desintegram componentes estruturais das células do hospedeiro exoenzimas. b) Toxinas: alteram a permeabilidade das membranas c) Hormônios: alteram a divisão e crescimento celular Todos fitopatógenos, exceto vírus. 11 Mecanismos de ATAQUE do patógeno a) podridão mole ( Erwinia spp.) enzimas (exoenzimas) b) mancha ocular (Bipolaris saccharis) - toxina c) galhas da coroa (Agrobacterium) - hormônios 12 6

7 Mecanismos de ATAQUE do patógeno 1. Enzimas: proteínas de alto peso molecular, responsáveis pelas reações de metabolismo Denominadas em função do substrato ou reação que catalisam, através da adição do sufixo ASE 13 Mecanismos de ATAQUE do patógeno Cutinases: esterases que degradam a cutícula. * Purificada pela primeira vez em 1975 de fluido extracelular de Fusarium solani f. sp. solani, em meio com cutina como única fonte de C. * Cutícula - Evita a difusão de água e nutrientes para o ambiente externo, protege a planta contra efeitos adversos e o ataque de fitopatógenos. * Componentes: compostos alifáticos (ceras) + polímero insolúvel (cutina) 14 7

8 Mecanismos de ATAQUE do patógeno Representação esquemática da indução do gene da cutinase em um esporo fúngico pela cutícula da planta. 15 Mecanismos de ATAQUE do patógeno O papel das cutinases como fator na patogenicidade tem sido avaliado principalmente através de estudos de transformação genética, bem como através do uso de mutantes deficientes para cutinase e inibidores dessa esterase. 16 8

9 Mecanismos de ATAQUE do patógeno 17 Mecanismos de ATAQUE do patógeno 18 9

10 Mecanismos de ATAQUE do patógeno 2. Toxinas: produtos de patógenos microbianos 19 O FOGO DE SANTO ANTÔNIO Claviceps purpurea Cevada, centeio e trigo toxinas Ingestão de pão contaminado ( aborto, formigamento de dedos, alta temperatura corporal, gangrena, alucinações fortes e MORTE.) 10

11 Mecanismos de ATAQUE do patógeno 3. Reguladores de crescimento (hormônios) São compostos que ocorrem naturalmente nas plantas, Ativos em baixas concentrações, Que possuem a capacidade de promover, inibir ou modificar qualitativamente o crescimento das plantas, Agem a distancias do sitio de produção. 21 Mecanismos de ATAQUE do patógeno Recentemente acido abscísico (Inibidores) dormência de gemas, inibição de crescimento, inibição de germinação de sementes, fechamento de estômatos e abscisão de folhas e frutos

12 ALTERAÇÕES FISIOLÓGICAS INDUZIDAS PELOS FITOPATÓGENOS Efeito na translocação ascendente de água e nutrientes inorgânicos; * efeito na absorção de água pelas raízes * efeito na translocação da água pelo xilema * efeito na transpiração Efeito na translocação de nutrientes orgânicos através do floema; 23 ALTERAÇÕES FISIOLÓGICAS INDUZIDAS PELOS FITOPATÓGENOS Efeito na permeabilidade das membranas; * A ativação da ATPase ligada a membrana * Perda de eletrólitos * Desorganização do sistema de fornecimento de energia para manutenção e reparo da membrana

13 ALTERAÇÕES FISIOLÓGICAS INDUZIDAS PELOS FITOPATÓGENOS Efeito na fotossíntese; Efeito na transcrição e tradução. Metabolismo de nitrogênio Nos sítios de infecção encontrados em tecido infectado com fungos causadores de ferrugem existe um acúmulo de compostos nitrogenados. O acúmulo acontece em virtude do aumento da atividade biossintética geral decorrente da infecção. 25 ALTERAÇÕES FISIOLÓGICAS INDUZIDAS PELOS FITOPATÓGENOS Efeito na respiração; ( ) plantas resistentes inoculadas com suspensão de esporos; ( ) plantas suscetíveis inoculadas com suspensão de esporos; ( ) controle plantas inoculadas com água. Plantas resistentes alteram rapidamente a respiração porque necessitam de energia para ativar os mecanismos de defesa. Plantas suscetíveis respondem vagarosamente e mantêm níveis mais altos por muito mais tempo

14 Mecanismos de DEFESA do hospedeiro 27 Mecanismos de DEFESA do hospedeiro A exposição das plantas a fatores do ambiente (variações em temperatura, umidade e radiação), e a agentes biológicos (fungos, bactérias, vírus, nematóides, insetos e herbívoros), faz com que elas necessitem reagir contra esses estresses. Diferentemente dos animais, não possuem sistemas imunológicos para enfrentar certas situações adversas

15 Mecanismos de DEFESA do hospedeiro Esse fato, associado à sua imobilidade, fez com que elas aperfeiçoassem, ao longo do tempo, em suas células, tanto defesas pré-formadas quanto induzidas (HAMMOND-KOSACK & JONES, 2000). Essas defesas as protegem de tal forma que podem levar à morte das células próximas ao local onde ocorre o dano ou mesmo levar à autodestruição da planta toda. 29 INTRODUÇÃO 30 15

16 INTRODUÇÃO Mecanismos de resistência - Fatores de resistência. 31 INTRODUÇÃO Os fatores estruturais da planta atuam como barreiras físicas, impedindo a entrada do patógeno e a colonização dos tecidos; As reações bioquímicas que ocorrem nas células do hospedeiro produzem substâncias que mostram-se tóxicas ao patógeno ou criam condições adversas para o crescimento do mesmo no interior da planta

17 MECANISMOS ESTRUTURAIS DE DEFESA Uma primeira barreira na planta contra os patógenos é sua superfície. Algumas defesas estruturais estão presentes mesmo antes do patógeno entrar em contato com a planta. * Quantidade e a qualidade da cera e cutícula que cobrem a epiderme das células, * a estrutura da parede das células da epiderme, * o tamanho, localização e forma dos estômatos e lenticelas, * e a presença na planta de tecidos formados por células de parede espessa que impedem o avanço do patógeno. Durbin, Mecanismos de resistência estruturais PRÉ-FORMADOS Cutícula Constitui-se numa barreira estrutural (espessura) e barreira tóxica (substâncias anti-fúngicas) 34 17

18 Mecanismos de resistência estruturais PRÉ-FORMADOS Estômatos Sua influencia se dá em razão do número de estômatos/cm 2, sua morfologia, sua localização e pelo período de abertura. 35 Mecanismos de resistência estruturais PRÉ-FORMADOS Tricomas Os pelos interferem na continuidade do filme d água. Estão conectados a glândulas secretoras (terpenos, fenóis e alcalóides) que podem se constituir em fator de resistência

19 Mecanismos de resistência estruturais PRÉ-FORMADOS Hidatódios Interferem na continuidade do filme d água. 37 Mecanismos de resistência estruturais PRÉ-FORMADOS Vasos condutores Alguns patógenos são conhecidos por causar manchas que ocorre quando estes não possuem capacidade de degradar as paredes lignificadas, impedindo o avanço da lesão

20 Mecanismos de resistência estruturais PÓS-FORMADOS Embora as estruturas superficiais ou internas pré-formadas possam contribuir para resistência do HOSPEDEIRO, a maioria dos patógenos conseguem ter acesso ao interior das plantas. 39 Mecanismos de resistência estruturais PÓS-FORMADOS Novas barreiras estruturais, as quais interferem com o progresso dos fitopatógenos são estimuladas no interior do tecido. Agrupadas 40 20

21 DEFESA CELULAR Agregação citoplasmática Massa citoplasmática acumulada no sitio de infecção do patógeno. Esse acumulo ocorre muito rapidamente. EX: * 20seg. - nas células de pêlos absorventes de raízes de repolho contra Plamodiophora brassicae. 41 DEFESA CELULAR Halos Modificação na parede celular ao redor do ponto de penetração para evitar a perda de água e ao mesmo tempo dificultar a penetração por parte do patógeno. Função: * resistência a fungos * resistência sistêmica induzida 42 21

22 DEFESA CELULAR Papilas Atua juntamente com o halo, no entanto, as modificações são no espaço entre a parede celular e a membrana no exato local onde o patógeno exerce pressão para penetração. Principal função é oferecer resistência à penetração do patógeno e dificultar a troca de metabólitos entre patógeno e hospedeiro 43 DEFESA CELULAR Lignificação 44 22

23 DEFESA CELULAR Figura - Estádios iniciais da penetração direta e possíveis alterações estruturais em células epidérmicas de plantas em resposta à tentativa de penetração por fungos (Bergamin et al. 1995)

24 DEFESA HISTOLÓGICA Camadas de cortiça Resposta a injuria causada pelo patógenos; Impedem a invasão dos tecidos sadios da planta por patógenos; 47 DEFESA HISTOLÓGICA Tecido sadio Tecido morto 48 24

25 DEFESA HISTOLÓGICA Camadas de abscisão Caracterizada por dissolução da lamela média entre duas camadas de células adjacentes; Mecanismo que visa eliminar o tecido vegetal afetado, juntamente com o patógeno. 49 DEFESA HISTOLÓGICA Cercospora - beterraba 50 25

26 DEFESA HISTOLÓGICA Chumbinho ou furo de bala - pessegueiro 51 DEFESA HISTOLÓGICA Tiloses Hipertrofia do protoplasma das células parenquimáticas adjacentes ao xilema Obstrução parcial ou total do vaso, restringe o transporte de água e do patógeno. Resistência - quando ha formação de tiloses ocorre precocemente, e nas áreas próximas ao sítio inicial de infecção

27 DEFESA HISTOLÓGICA 53 MECANISMOS DE RESISTÊNCIA BIOQUÍMICOS O mecanismo de defesa bioquímico consiste na presença ou ausência de uma, ou de um grupo, de determinadas substâncias químicas que interferem com os processos vitais dos patógenos

28 MECANISMOS DE RESISTÊNCIA BIOQUÍMICOS Assim, as reações bioquímicas que ocorrem nas células do hospedeiro produzem substancias que mostram-se toxicas ao patógeno ou criam condições adversas para seu crescimento no interior da mesma. 55 MECANISMOS DE RESISTÊNCIA BIOQUÍMICOS Mecanismos de resistência bioquímicos PRÉ-FORMADOS Mecanismos de resistência bioquímicos PÓS-FORMADOS Em função da chegada do patógeno nos tecidos

29 MECANISMOS DE RESISTÊNCIA BIOQUÍMICOS 57 Mecanismos bioquímicos PRÉ-FORMADOS 29

30 Mecanismos bioquímicos PÓS-FORMADOS Fitoalexinas São compostos antimicrobianos de baixo peso molecular, que são sintetizados pelas plantas e que se acumulam nas células vegetais em resposta à infecção microbiana. A indução para produção de fitoalexinas pode ocorrer em resposta à penetração fúngica; E pelo tratamento com elicitores (ou eliciadores) abióticos e bióticos; 59 Mecanismos bioquímicos PÓS-FORMADOS São capazes de impedir ou reduzir a atividade de agentes patogênicos, sendo a taxa de produção/acúmulo dependente dos genótipos do hospedeiro e/ou patógeno; São considerados compostos biocidas, sendo prejudiciais para bactérias, fungos, nematóides, plantas e animais

31 Mecanismos bioquímicos PÓS-FORMADOS Fungos => inibe elongação do tubo germinativo, crescimento da colônia 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; 61 Mecanismos bioquímicos PÓS-FORMADOS 62 31

32 FITOALEXINAS 63 Mecanismos bioquímicos PÓS-FORMADOS Fonte - STANGARLIN, J. R. et al,

33 FENÔMENO DE RESISTÊNCIA INDUZIDA Envolve a ativação dos mecanismos latentes de resistência em uma planta através de tratamentos com agentes bióticos ou abióticos. Sinônimo: Imunidade adquirida Duração do efeito protetor - Variável, de poucos dias, algumas semanas e, até todo o período de vida da planta. Pode-se manifestar - Local ou Sistêmica a distancia do ponto de aplicação do indutor e penetração do patógeno. 65 FENÔMENO DE RESISTÊNCIA INDUZIDA Figura (ao lado). Ilustração do fenômeno da resistência sistêmica induzida em folhas superiores de plantas contra diferentes fitopatógenos através do tratamento prévio por agentes bióticos (fungos, bactérias, vírus) ou abióticos (HgCl2, NaCl, nitrogênio liquido) (Fonte: Bergamin et al. 1995) 66 33

34 FENÔMENO DE RESISTÊNCIA INDUZIDA 67 INDUTORES DE RESISTÊNCIA Ação de amplo espectro (F+B+V) - benzotiadiazoles - BTH Acibenzolar S-Methyl: Ativa o sistema de defesa da planta (indutor de resistência). Não apresentam atividade fungicida É rapidamente absorvido e translocado na planta. A indução da reação de defesa da planta interfere em vários sítios do ciclo do patógeno. * Bion WG 68 34

35 30 ml L ml L ml L ml L -1 Testemunha REAÇÃO DE HIPERSENSIBILIDADE (HR) Ocorre quando há reconhecimento do patógeno durante o processo de infecção; 70 35

36

37 REAÇÃO DE HIPERSENSIBILIDADE (HR) Resposta celular extrema por parte da planta, podendo levar a um alto grau de resistência à doença. Resulta na morte repentina de um número limitado de células do hospedeiro circundando o sítio de infecção. É considerada como uma resposta de defesa induzida, culminado na parada do crescimento e do desenvolvimento do patógeno nos tecidos da planta. 73 REAÇÃO DE HIPERSENSIBILIDADE (HR) Ocorre em função do reconhecimento da infecção, por parte do hospedeiro, como uma consequência da incompatibilidade entre planta e patógeno. É o fenômeno no qual células do hospedeiro, vicinais ao ponto de entrada do patógeno, morrem logo após o inicio da infecção

38 CONSIDERAÇÕES FINAIS A ativação do mecanismo de defesa da planta ocorre por meio de sucessivos eventos e sinais que se iniciam no reconhecimento pela planta do agente agressor e culmina com a ativação das barreiras físicas e químicas envolvidas no processo. 75 Até a próxima aula! Obrigada!!!! 76 38

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