Aglomerado genético em fungo radicular é considerado o botão liga/desliga para comportamento causador de doenças.

Por Universidade de Tóquio com informações de Science Daily.

O mofo e as doenças causadas por Fungos podem ter um grande impacto na vida útil de frutas e vegetais. No entanto, alguns fungos beneficiam seus hospedeiros auxiliando na sobrevivência das plantas. Colletotrichum tofieldiae ( Ct ) é um fungo radicular que normalmente suporta o desenvolvimento contínuo da planta, mesmo quando a planta está carente de fósforo, um nutriente importante para a fotossíntese e o crescimento. Os pesquisadores estudaram uma cepa patogênica única do fungo, chamada Ct3, que, por outro lado, inibe o crescimento das plantas. Ao comparar as cepas benéficas e prejudiciais Ctcepas, eles descobriram que a ativação de um único agrupamento de genes do metabolismo secundário do fungo determinou o impacto negativo do fungo na planta hospedeira. Quando o agrupamento foi interrompido, seja geneticamente ou por uma mudança no ambiente, o comportamento dos fungos mudou de inibir o crescimento para promovê-lo. Compreender mecanismos como este poderia ajudar-nos a reduzir o desperdício alimentar, aproveitando o papel benéfico que os fungos podem desempenhar nos alimentos.

Quando seus morangos frescos ficam mofados ou as uvas ficam cinzentas e murcham no fundo da fruteira, é sempre um pouco decepcionante e desagradável. O culpado é normalmente um fungo causador de doenças chamado Botrytis, que devasta culturas alimentares em todo o mundo e é facilmente espalhado pelo vento e pelo solo. No entanto, existem muitos fungos que têm uma relação menos destrutiva com as plantas hospedeiras, formando até parcerias que podem ajudar a planta a prosperar. A promoção das características benéficas dos fungos e a supressão de resultados indesejáveis ​​(como fruta bolorenta) ajudaria enormemente a segurança alimentar global e ajudaria a reduzir uma enorme quantidade de desperdício alimentar.

“Os fungos associados às plantas apresentam estilos de vida de infecção variados, desde mutualísticos (benéficos) a patogênicos (prejudiciais), dependendo do ambiente hospedeiro. No entanto, os mecanismos pelos quais esses micróbios transitam ao longo desses diferentes estilos de vida permanecem pouco compreendidos”, disse o professor associado Kei Hiruma do a Escola de Pós-Graduação em Artes e Ciências da Universidade de Tóquio. “Analisamos informações genéticas de diversas cepas de um fungo de raiz chamado Colletotrichum tofieldiae usando análise transcriptômica comparativa, o que nos permitiu estudar diferenças na expressão gênica entre cada cepa. Surpreendentemente, descobrimos que um único agrupamento de genes do metabolismo secundário fúngico, chamado ABA-BOT , determina apenas se o fungo exibe características patogênicas ou mutualísticas em relação à planta hospedeira.”

Colletotrichum tofieldae é um fungo que normalmente beneficia as plantas quando sofrem deficiência de fósforo, ajudando-as a prosperar apesar da falta deste nutriente vital. Foi ainda demonstrado que aumenta o crescimento e o rendimento de culturas economicamente importantes, como o milho e o tomate. Neste estudo, a equipe multiinstitucional usou o agrião como planta hospedeira e obteve seis cepas de Ct de diferentes localizações geográficas para infectá-lo. Cinco estirpes promoveram significativamente o crescimento das plantas, como esperado, mas descobriu-se que uma sexta – chamada Ct3 – suprimiu a absorção de nutrientes, inibindo o crescimento das plantas e levando a sintomas de doenças. Então, o que causou essa mudança drástica?

“Identificamos dois pontos-chave: primeiro, no lado fúngico, que o Ct3 ativa o agrupamento de genes de biossíntese ABA-BOT; e segundo, no lado da planta, que o Ct3 induz as vias de sinalização ABA da planta hospedeira, através das quais o fungo inibe o crescimento da planta. “, explicou Hiruma. Os pesquisadores descobriram que tanto as cepas patogênicas quanto as mutualísticas de Colletotrichum tofieldae contêm o agrupamento de genes ABA-BOT, mas as cepas mutualísticas não o expressam, ou seja, os genes não foram ativados. A descoberta foi uma surpresa, já que convencionalmente se pensava que os patógenos e os mutualistas tinham características distintas, mas essas descobertas sugerem que eles estão mais intrinsecamente relacionados.

Quando o agrupamento de genes foi interrompido, seja a nível genético ou pela alteração do ambiente da planta, o Ct3 tornou-se não patogénico e até benéfico para o hospedeiro, promovendo o crescimento das raízes. Embora sejam necessários mais estudos, parece que o agrupamento de genes ABA-BOT pode contribuir para a patogênese em diversos fungos além das espécies Ct . Por exemplo, pode estar envolvido na patogênese da Botrytisque aflige as frutas e legumes de nossa casa. “Se obtivermos uma compreensão abrangente dos mecanismos reguladores que governam o agrupamento de genes do metabolismo secundário dos fungos, poderemos conceber um método para suprimir selectivamente a patogénese potencial em fungos que de outra forma seriam benéficos, optimizando a sua utilização na agricultura e aproveitando todo o potencial da diversidade microbiana naturalmente presente nos ecossistemas do solo”, disse Hiruma.

“Percebi que mesmo os patógenos podem exibir características não prejudiciais durante uma parte significativa de seus ciclos de vida. Na verdade, estou começando a contemplar a possibilidade de que o que tradicionalmente chamamos de patógenos possa na verdade funcionar como micróbios benéficos sob outras condições. “

Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Universidade de Tóquio. Nota: O conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.

Referência do periódico :
Kei Hiruma, Seishiro Aoki, Junya Takino, Takeshi Higa, Yuniar Devi Utami, Akito Shiina, Masanori Okamoto, Masami Nakamura, Nanami Kawamura, Yoshihiro Ohmori, Ryohei Sugita, Keitaro Tanoi, Toyozo Sato, Hideaki Oikawa, Atsushi Minami, Wataru Iwasaki, Yusuke Saijo. A fungal sesquiterpene biosynthesis gene cluster critical for mutualist-pathogen transition in Colletotrichum tofieldiae. Nature Communications, 2023; 14 (1) DOI: 10.1038/s41467-023-40867-w