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FISIOLOGIA DO PARASITISMO
Dr. Giovani de Oliveira Arieira
Londrina, 08 de dezembro de 2016
PATOGÊNESE
ATAQUE
DEFESA
Alterações morfológicas
Alterações fisiológicas
Estrutura da aula
1. Mecanismos de ataque pelos patógenos• Ação mecânica• Enzimas• Toxinas• Hormônios• Polissacarídeos extracelulares
2. Mecanismos de defesa do hospedeiro• Estruturais• Bioquímicos
Mecanismos de ataque pelos patógenos
Mecanismos de ataque pelos patógenos• Facilitam a infecção e colonização;
• Auxiliam na retirada de nutrientes da planta pelo patógeno;
• Neutralizam as reações de defesa da planta;
Ação mecânica Enzimas Toxinas Hormônios Polissacarídeos extracelulares
Mecanismos de ataque pelos patógenos1. Ação Mecânica
2. Enzimas• Degradação da cutícula• Degradação da parede celular• Degradação da membrana plasmática
3. Fitotoxinas• Seletivas• Não-seletivas
4. Hormônios
5. Polissacarídeos Extracelulares
1. AÇÃO MECÂNICAPlantas superiores, alguns fungos e nematoides
1. Plantas superiores:• Enzimas para fixação ao tecido hospedeiro;• Enzimas auxiliares na infecção
2. Fungos:• Utilização de apressório e tubo de penetração;• Enzimas auxiliares na infecção
3. Nematoides:• Penetração direta com uso do estilete
1. AÇÃO MECÂNICA
Interações entre Orobanche minor e raízes de uma planta hospedeira. Mitsumasu et al. (2015) - Apoplastic interactions between plants and plant root intruders
A J
Sive
rsid
e
1. AÇÃO MECÂNICA
Interações entre Striga sp. e raízes de arroz. Mitsumasu et al. (2015) - Apoplastic interactions between plants and plant root intruders
Jeremy Cherfas
JEREMY CHERFAS
1. AÇÃO MECÂNICA
Interações entre Magnaporthe grisea. e arroz.
A. Donald Groth – State University of LouisianaB. APS – American Phytopathological Society C. Chang-Hyun Khang – University of Georgia
A
B
C
1. AÇÃO MECÂNICA
Mecanismos de ataque pelos patógenos1. Ação Mecânica
2. Enzimas• Degradação da cutícula• Degradação da parede celular• Degradação da membrana plasmática
3. Fitotoxinas• Seletivas• Não-seletivas
4. Hormônios
5. Polissacarídeos Extracelulares
2. ENZIMAS
2. ENZIMAS
Mecanismos de ataque pelos patógenos1. Ação Mecânica
2. Enzimas• Degradação da cutícula• Degradação da parede celular• Degradação da membrana plasmática
3. Fitotoxinas• Seletivas• Não-seletivas
4. Hormônios
5. Polissacarídeos Extracelulares
A. Degradação da cutícula
CutículaPelícula protetora que reveste a epiderme de folhas, caules verdes e frutos
Função• Evita a difusão de água e nutrientes para o
ambiente externo
• Barreira protetora conta microrganismos
ComposiçãoCutina impregnada com cera
A. Degradação da cutícula
A. Degradação da cutícula
A. Degradação da cutícula
A. Degradação da cutícula
AGRIOS (2005)
CUTINASES e Patogenicidade
Mecanismos de ataque pelos patógenos1. Ação Mecânica
2. Enzimas• Degradação da cutícula• Degradação da parede celular• Degradação da membrana plasmática
3. Fitotoxinas• Seletivas• Não-seletivas
4. Hormônios
5. Polissacarídeos Extracelulares
B. Degradação da Parede Celular (EDP)
AGRIOS (2005)
B. Degradação da Parede Celular (EDP)
AGRIOS (2005)
Lamela Média
Paredes primária e secundária
Paredes primária e secundária
Paredes primária e secundária
Paredes primária e secundária
Paredes primária e secundária
EDPs e Patogenicidade
EDPs – enzimas pectolíticasA
B
C D
EDPs – celulases e hemicelulases
EDPs – celulases e ligninases
A B
Mecanismos de ataque pelos patógenos1. Ação Mecânica
2. Enzimas• Degradação da cutícula• Degradação da parede celular• Degradação da membrana plasmática
3. Fitotoxinas• Seletivas• Não-seletivas
4. Hormônios
5. Polissacarídeos Extracelulares
C. Degradação da Membrana Plasmática
C. Degradação da Membrana Plasmática
AGRIOS (2005)
C. Degradação da Membrana Plasmática
Mecanismos de ataque pelos patógenos1. Ação Mecânica
2. Enzimas• Degradação da cutícula• Degradação da parede celular• Degradação da membrana plasmática
3. Fitotoxinas• Seletivas• Não-seletivas
4. Hormônios
5. Polissacarídeos Extracelulares
3. FITOTOXINAS
3. FITOTOXINAS
3. FITOTOXINAS
Mecanismos de ataque pelos patógenos1. Ação Mecânica
2. Enzimas• Degradação da cutícula• Degradação da parede celular• Degradação da membrana plasmática
3. Fitotoxinas• Seletivas• Não-seletivas
4. Hormônios
5. Polissacarídeos Extracelulares
A. Fitotoxinas Seletivas
A. Fitotoxinas Seletivas
A. Fitotoxinas Seletivas
Mecanismos de ataque pelos patógenos1. Ação Mecânica
2. Enzimas• Degradação da cutícula• Degradação da parede celular• Degradação da membrana plasmática
3. Fitotoxinas• Seletivas• Não-seletivas
4. Hormônios
5. Polissacarídeos Extracelulares
B. Fitotoxinas Não-seletivas
B. Fitotoxinas Não-seletivas bacterianas
B. Fitotoxinas Não-seletivas bacterianas
B. Fitotoxinas Não-seletivas fúngicas
B. Fitotoxinas Não-seletivas fúngicas
Fitotoxinas e Patogenicidade
Mecanismos de ataque pelos patógenos1. Ação Mecânica
2. Enzimas• Degradação da cutícula• Degradação da parede celular• Degradação da membrana plasmática
3. Fitotoxinas• Seletivas• Não-seletivas
4. Hormônios
5. Polissacarídeos Extracelulares
4. HORMÔNIOS
4. HORMÔNIOS
4. HORMÔNIOS
4. HORMÔNIOS
HORMÔNIOS – Auxinas e Citocininas
HORMÔNIOS – Auxinas e Citocininas
HORMÔNIOS – Giberilinas
HORMÔNIOS – Etileno
Hormônios e Patogenicidade
Hormônios e Patogenicidade
Hormônios e Patogenicidade
Hormônios e Patogenicidade
AGRIOS (2005)
Hormônios e Patogenicidade
Mecanismos de ataque pelos patógenos1. Ação Mecânica
2. Enzimas• Degradação da cutícula• Degradação da parede celular• Degradação da membrana plasmática
3. Fitotoxinas• Seletivas• Não-seletivas
4. Hormônios
5. Polissacarídeos Extracelulares
5. POLISSACARÍDEOS EXTRACELULARES
5. POLISSACARÍDEOS EXTRACELULARES
Ciclo de vida de uma bactériafitopatogênica típica
FASE HIPOBIÓTICA
FASE SAPROFÍTICA
FASE RESIDENTE
FASE LATENTE
FASE PATOGÊNICA
5. PECs e Patogenicidade
AÇÃO CONJUNTA DE ATAQUE
Interações potenciais entre um nematoide sedentário e raiz do hospedeiro.Mitsumasu et al. (2015) - Apoplastic interactions between plants and plant root intruders
Ataque: ação na planta
Ataque: sintomas típicos
Ataque: Relações patógeno - hospedeiro
Mecanismos de defesa do hospedeiro
Mecanismos de defesa do hospedeiro
AGRIOS (2005)
Mecanismos de defesa do hospedeiro
1. Estruturais
• Pré-formados
• Induzidos
1. Bioquímicos
• Pré-formados
• Induzidos
Mecanismos de defesa do hospedeiro
1. ESTRUTURAIS
1. Estruturais
• Pré-formados
• Induzidos
1. Bioquímicos
• Pré-formados
• Induzidos
Mecanismos de defesa do hospedeiro
Estruturais pré-formados
Estruturais Pré-formados
Estruturais pré-formados
Estruturais Pré-formados
Estruturais pré-formados
Estruturais pré-formados
(A) Mancha angular causada por Xanthomonas campestris pv.mangiferai indica em folhas mangueira. Embrapa Semi-Árido.
(B) e (C) Lesões causadas por Septoria anacardii causadora daMancha angular em folhas de cajueiro. J. E. Cardoso.
(D) Sintomas de mancha bacteriana, Xanthomonasaxonopodis pv. ricini, em folhas de mamona. Dartanhã J. Soares.
A B C
D
1. Estruturais
• Pré-formados
• Induzidos
1. Bioquímicos
• Pré-formados
• Induzidos
Mecanismos de defesa do hospedeiro
Estruturais Induzidos
Estruturais induzidos - celulares
Estruturais Induzidos - celulares
Estruturais induzidos - celulares
AGRIOS (2005)
Estruturais Induzidos - celulares
Estruturais induzidos - celulares
Estruturais Induzidos - celularesGlicoproteínas ricas em hidroxiprolinas
• Aumentam a resistência da parede celular, impedindoa infecção por patógenos;
• Imobilização de patógenos em resposta à aglutinaçãodas cargas positivas da proteína com as superfíciesiônicas negativamente carregadas de fungos.
A resistência de meloeiro a Colletotrichum lagenarium estádiretamente relacionada com GPRHP. Foto: CABI Pnatwise.
Estruturais induzidos - histológicos
Estruturais Induzidos - histológicos
Estruturais induzidos - histológicos
Estruturais Induzidos - histológicos
Estruturais induzidos - histológicos
AGRIOS (2005)
Estruturais Induzidos - histológicos
AGRIOS (2005)
Estruturais induzidos - histológicos
AGRIOS (2005)
Estruturais induzidos - histológicos
AGRIOS (2005)
1. Estruturais
• Pré-formados
• Induzidos
1. Bioquímicos
• Pré-formados
• Induzidos
Mecanismos de defesa do hospedeiro
BIOQUÍMICOS
1. Estruturais
• Pré-formados
• Induzidos
1. Bioquímicos
• Pré-formados
• Induzidos
Mecanismos de defesa do hospedeiro
Bioquímicos pré-formados
Bioquímicos pré-formados
Bioquímicos pré-formados
Bioquímicos pré-formados
AGRIOS (2005)
Bioquímicos pré-formados
Compostos fenólicos: ácido clorogênico
Patogenicidade de Steptomyces scabies em batata está ligada ao teorde ácido clorogênico nos tubérculos. Foto: Loria et al. (2003). Physiological and Molecular Plant Pathology
Bioquímicos pré-formados
Saponinas
Glicosídeos produzidos por diversas plantas,presentes em altas concentrações e acumulados emvacúolos.
• Triterpenoides• Esteroides• Alcaloides
Bioquímicos pré-formados
Bioquímicos pré-formados
Saponinas Resistência por patógenos
• Alternaria solani: redução do pH;
• Oomycetos (Pythium sp. e Phytophthora sp.): poucoesterol nas membranas;
• Fusarium solani: mutantes com deficiência deesterois;
• Gaeumannomyces grammnis var. avenae: enzima queremove açúcares da saponina.
Bioquímicos pré-formados
Bioquímicos pré-formados
1. Estruturais
• Pré-formados
• Induzidos
1. Bioquímicos
• Pré-formados
• Induzidos
Mecanismos de defesa do hospedeiro
Bioquímicos induzidos
Bioquímicos induzidos
Fitoalexinas
Compostos antimicrobianos de baixo pesomolecular, produzidos após a infecção ou induzidospor efeitos abióticos.
Derivados fenilpropanoides, flavonoides,isoflavonoides, sesquiterpenos e compostospoliacetilênicos, geralmente de natureza orgânica.
Mais de 350 fitoalexinas identificadas em cerca de30 famílias botânicas, principalmente Fabaceae.
Bioquímicos induzidos
Bioquímicos induzidos
Bioquímicos induzidos
Bioquímicos induzidos
Proteínas Relacionadas à Patogênese
14 PRPs identificadas em fumo SamSun NN,resistente a TMV.
Pantas de fumo com sintomas de TMV. (A) H.D. Shew; (B) J.P. Krausz. TheAmerican Phytopathological Society – APS.
A B
Bioquímicos induzidos
Bioquímicos induzidos
Bioquímicos induzidos
AGRIOS (2005)
Bioquímicos induzidos
Bioquímicos induzidos
Bioquímicos induzidos
Bioquímicos induzidos
Bioquímicos induzidos
Bioquímicos induzidos
Bioquímicos induzidos
Defesa: Resumo
REFERÊNCIASAgrios, G. N. Plant Pathology. 2005.
Bergamin Filho, A., Kimati, H., Amorin, L. Manual de Fitopatologia: Princípios eConceitos. 2003.
Lucas, J. A. Plant Pathology and Plant Pathogens. 1998.
Mitsumasu, K., Seto, Y., Yoshida, S. Apoplastic interactions between plants andplant root intruders. 2015
Medeiros, R. B., Ferreira, M. A. S., Dianese, J. C. Mecanismos de Agressão e Defesanas Interações Planta-patógeno. 2003.
Strobel, G. A., Mathre, D. E. Outlines of Plant Pathology. 1989.
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