Mecanismos de ATAQUE do patógeno Mecanismos de … · Ingestão de pão contaminado ( aborto, formigamento de dedos, alta temperatura corporal, gangrena ... Mecanismo que visa eliminar

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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


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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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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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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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


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


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Representação esquemática da indução do gene da cutinase em um esporo

fúngico pela cutícula da planta.

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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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2. Toxinas: produtos de patógenos microbianos


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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)


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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.


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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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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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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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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.


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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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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.

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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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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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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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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.

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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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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 __________________________________________________________________

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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

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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

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DEFESA HISTOLÓGICA

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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.

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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 PRÉ-FORMADOS

Mecanismos de resistência bioquímicos PÓS-FORMADOS

Em função da chegada do patógeno nos tecidos.

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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 __________________________________________________________________

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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.

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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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FITOALEXINAS

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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 _______________________________________________________________

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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


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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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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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Ocorre em função do reconhecimento da infecção, por parte do hospedeiro, como uma

consequência da incompatibilidade entre planta e patógeno.

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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

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