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Mecanismos de ATAQUE do patógeno
Mecanismos de DEFESA da planta
CENTRO UNIVERSITÁRIO
DO TRIANGULO
INTRODUÇÃO
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A coevolução entre patógeno e hospedeiro gera uma “corrida armamentista”.
Armas químicas de
ataque Armas de defesa
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INTRODUÇÃO
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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, 1994.
INTRODUÇÃO
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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).
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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.
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Mecanismos de ATAQUE do patógeno __________________________________________________________________
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Após a penetração - espalham a partir do sitio de infecção e colonizam as células do
hospedeiro.
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Tubo germinativo
Apressório
Haustório
Mecanismos de ATAQUE do patógeno __________________________________________________________________
Haustório
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INFECÇÃO
Pré-penetração
Penetração
Relações parasitárias
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Este processo, caracteriza pela degradação celular e pela utilização dos nutrientes;
O que resulta em alterações morfológicas e metabólicas, levando ao aparecimento de
sintomas.
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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.
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Mecanismos de ATAQUE do patógeno __________________________________________________________________
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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.
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Mecanismos de ATAQUE do patógeno __________________________________________________________________
a) podridão mole ( Erwinia spp.) – enzimas (exoenzimas)
b) mancha ocular (Bipolaris saccharis) - toxina
c) galhas da coroa (Agrobacterium) - hormônios
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Denominadas em função do substrato ou reação que catalisam, através da adição do
sufixo ASE
1. Enzimas: proteínas de alto peso molecular, responsáveis pelas
reações de metabolismo
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
Mecanismos de ATAQUE do patógeno __________________________________________________________________
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Representação esquemática da indução do gene da cutinase em um esporo
fúngico pela cutícula da planta.
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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.
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Mecanismos de ATAQUE do patógeno __________________________________________________________________
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Mecanismos de ATAQUE do patógeno __________________________________________________________________
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2. Toxinas: produtos de patógenos microbianos
Mecanismos de ATAQUE do patógeno __________________________________________________________________
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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.)
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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.
3. Reguladores de crescimento (hormônios)
Mecanismos de ATAQUE do patógeno __________________________________________________________________
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Recentemente – acido abscísico (Inibidores) – dormência de gemas, inibição de
crescimento, inibição de germinação de sementes, fechamento de estômatos e abscisão de
folhas e frutos.
Mecanismos de ATAQUE do patógeno __________________________________________________________________
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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;
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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.
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Efeito na fotossíntese;
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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.
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ALTERAÇÕES FISIOLÓGICAS INDUZIDAS PELOS FITOPATÓGENOS
Efeito na respiração;
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• 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.
(▪) plantas resistentes inoculadas com suspensão de esporos;
(▲) plantas suscetíveis inoculadas com suspensão de esporos;
(●) controle plantas inoculadas com água.
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ALTERAÇÕES FISIOLÓGICAS INDUZIDAS PELOS FITOPATÓGENOS
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Mecanismos de DEFESA do hospedeiro
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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.
Mecanismos de DEFESA do hospedeiro
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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.
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Mecanismos de DEFESA do hospedeiro
INTRODUÇÃO
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INTRODUÇÃO
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Mecanismos de resistência - Fatores de resistência.
Amorin et al. 2011
INTRODUÇÃO
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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.
Amorin et al. 2011
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MECANISMOS ESTRUTURAIS DE DEFESA
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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, 1988.
Mecanismos de resistência estruturais PRÉ-FORMADOS
Cutícula
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Amorin et al. 2011
Constitui-se numa barreira estrutural (espessura) e barreira tóxica (substâncias anti-fúngicas)
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Estômatos
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Mecanismos de resistência estruturais PRÉ-FORMADOS __________________________________________________________________
Sua influencia se dá em razão do número de estômatos/cm2, sua morfologia, sua localização e
pelo período de abertura.
Tricomas
Os pelos interferem na continuidade do filme d’água.
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Mecanismos de resistência estruturais PRÉ-FORMADOS __________________________________________________________________
Amorin et al. 2011
Estão conectados a glândulas secretoras (terpenos,
fenóis e alcalóides) que podem se constituir em fator de
resistência.
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Hidatódios
Interferem na continuidade do filme d’água.
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Mecanismos de resistência estruturais PRÉ-FORMADOS __________________________________________________________________
Amorin et al. 2011
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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.
Amorin et al. 2011
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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.
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Mecanismos de resistência estruturais PÓS-FORMADOS __________________________________________________________________
Amorin et al. 2011
Novas barreiras estruturais, as quais interferem com o progresso dos fitopatógenos
são estimuladas no interior do tecido.
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Agrupadas
Mecanismos de resistência estruturais PÓS-FORMADOS __________________________________________________________________
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DEFESA CELULAR
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.
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Agregação citoplasmática
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Amorin et al. 2011
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
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DEFESA CELULAR __________________________________________________________________
Amorin et al. 2011
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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
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DEFESA CELULAR __________________________________________________________________
Papilas
Amorin et al. 2011
Lignificação
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DEFESA CELULAR __________________________________________________________________
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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).
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DEFESA CELULAR __________________________________________________________________
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DEFESA HISTOLÓGICA
Camadas de cortiça
• Resposta a injuria causada pelo patógenos;
• Impedem a invasão dos tecidos sadios da planta por patógenos;
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DEFESA HISTOLÓGICA
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Tecido sadio
Tecido morto
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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.
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DEFESA HISTOLÓGICA
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DEFESA HISTOLÓGICA
Cercospora - beterraba
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DEFESA HISTOLÓGICA
Chumbinho ou furo de bala - pessegueiro
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.
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DEFESA HISTOLÓGICA
Amorin et al. 2011
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DEFESA HISTOLÓGICA
Amorin et al. 2011
MECANISMOS DE RESISTÊNCIA BIOQUÍMICOS
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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.
Amorin et al. 2011
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MECANISMOS DE RESISTÊNCIA BIOQUÍMICOS
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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.
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MECANISMOS DE RESISTÊNCIA BIOQUÍMICOS
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Mecanismos de resistência bioquímicos PRÉ-FORMADOS
Mecanismos de resistência bioquímicos PÓS-FORMADOS
Em função da chegada do patógeno nos tecidos.
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MECANISMOS DE RESISTÊNCIA BIOQUÍMICOS
Mecanismos bioquímicos PRÉ-FORMADOS
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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;
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Mecanismos bioquímicos PÓS-FORMADOS __________________________________________________________________
Amorin et al. 2011
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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.
Amorin et al. 2011
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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;
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Mecanismos bioquímicos PÓS-FORMADOS __________________________________________________________________
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FITOALEXINAS
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Mecanismos bioquímicos PÓS-FORMADOS __________________________________________________________________
Fonte - STANGARLIN, J. R. et al, 2010.
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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 _______________________________________________________________
Amorin et al. 2011
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
FENÔMENO DE RESISTÊNCIA INDUZIDA _______________________________________________________________
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FENÔMENO DE RESISTÊNCIA INDUZIDA _______________________________________________________________
INDUTORES DE RESISTÊNCIA
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
Ação de amplo espectro (F+B+V)
- benzotiadiazoles - BTH
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30 mL L-1 20 mL L-1
15 mL L-1 10 mL L-1
Testemunha
Ocorre quando há reconhecimento do patógeno durante o processo de infecção;
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REAÇÃO DE HIPERSENSIBILIDADE (HR)
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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.
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REAÇÃO DE HIPERSENSIBILIDADE (HR)
Ocorre em função do reconhecimento da infecção, por parte do hospedeiro, como uma
consequência da incompatibilidade entre planta e patógeno.
74 Amorin et al. 2011
É o fenômeno no qual células do hospedeiro, vicinais ao ponto de entrada do patógeno,
morrem logo após o inicio da infecção .
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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.
Até a próxima aula!
Obrigada !!!! 76