PPBIOTEC - Programa de Pós-graduação em Biotecnologia

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Assunto: search.filters.subject.Fungos fitopatogênicos

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    Genomics and walnut hull proteomics of Xanthomonas arboricola pv. juglandis 417 for the development of new disease control.
    (2021) Assis, Renata de Almeida Barbosa; Moreira, Leandro Marcio; Dandekar, Abhaya M.; Moreira, Leandro Marcio; Ferro, Jesus Aparecido; Souza, Robson Francisco de; Cruz, Izinara Rosse da; Borges, William de Castro
    Xanthomonas arboricola pv. juglandis 417 (Xaj417) is the causal agent of walnut bacterial blight, the most significant above-ground disease of walnuts (Juglans regia L.). Walnut producers have registered losses of up to 40% in local production annually. Disease management uses copper-based pesticides which induce pathogen resistance despite being harmful for the environment. Our aim was to evaluate the genome content of the pathogen, dissect the host-pathogen response to define determinants that regulate the host susceptibility and assess the mutation effect of a conserved secreted protein among plant-associated Xanthomonadaceae. Our study focused on Xaj417 to understand the proteo-genomics attributes to colonize its host. We investigated the genome sequence and proteome of this plant pathogen by performing a comparative analysis with other sequenced Xaj and inoculating walnut fruits with Xaj417. The comparison of 32 Xaj genomes revealed that the adaptive evolution generated by intensive spray application to control bacterial diseases possibly led to selection of resistant bacteria and emergence of pathogenic strains (Chapter I). The results revealed that bacterial virulence and copper resistance emerged by the acquisition of specific sets of pathogenesis-related genes commonly transferred among the members of the Xanthomonas genus on mobile genetic elements. This was evidenced for the reference strain Xaj417, a copper-resistant Californian isolate, that acquired a new copper resistance cassette by HGT associated with a new transposon family in Xanthomonas (TnXaj417). The expansion of mobile genetic elements in the most virulent strains influence the repertoire of virulence effectors and adaptation strategies shaping the evolution of pathogenic strains. On Chapter II, we dissected this pathosystem using tandem mass tag quantitative proteomics. This is the first proteome study of this pathosystem examining the molecular responses during the disease development by comparing the proteomes of infected fruit hulls to healthy tissue. Xaj proteins detected in infected tissues demonstrated its ability to adapt to the host microenvironment, limiting iron availability, coping with copper toxicity, and maintaining energy and intermediary metabolism. Finally, on Chapter III the secreted monofunctional chorismate mutase mutant (XajCM) was created in Xaj417 and showed increased virulence in walnut nuts. The bacterial morphology was characterized and IX changes in the protein profile of the mutant in planta were tested. The proteomic results suggested intense degradation processes, oxidative stress, and general arrest of the biosynthetic metabolism in infected nuts. Overall, this study offers new insights into the emergence of virulence, adaptation, and tolerance to disease management strategies used in orchard ecosystems. It also provides knowledge into molecular mechanisms highlighting potential molecular tools for early detection and disease control strategies.
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    Atividade herbicida de fungos fitopatogênicos associados a plantas do fragmento de Mata Atlântica do Parque Estadual do Rio Doce, Minas Gerais, Brasil.
    (2020) Barreto, Debora Luiza Costa; Rosa, Luiz Henrique; Carvalho, Camila Rodrigues de; Rosa, Luiz Henrique; Carvalho, Camila Rodrigues de; Santiago, Iara Furtado; Ferreira, Mariana Costa
    Com o aumento da população mundial e, consequentemente, o aumento da demanda por alimentos, as produções agrícolas vêm sendo sobrecarregadas em todo o mundo. As ervas daninhas são responsáveis por 60% das perdas nas plantações, tornando a agricultura dependente dos controles químicos. No entanto, com o uso indiscriminado, repetitivo e contínuo dos herbicidas, o número de plantas daninhas resistentes tem aumentado. Atualmente, existem vários tipos de herbicida disponíveis no mercado, mas todos eles possuem os mesmos mecanismos de ação dos lançados há 30 anos, o que justifica a resistência adquirida e leva os agricultores a aumentar a taxa de aplicação, colocando em risco à saúde humana e do meio ambiente. Pesquisas recentes demonstram que os metabólitos secundários produzidos por fungos são bastante promissores para o desenvolvimento de herbicidas naturais, pois exibem atividade em baixas concentrações, além de serem considerados mais seguros que os sintéticos. Os fungos fitopatogênicos, aqueles que causam doenças em plantas, vêm se destacando como produtores de substâncias herbicidas para uso na agricultura. Com isto, o presente estudo teve como objetivo isolar fungos fitopatogênicos a partir de lesões foliares de plantas com sinais de infecção coletadas no Parque Estadual do Rio Doce (PERD), Minas Gerais, Brasil, avaliar a atividade herbicida e identificar os isolados fúngicos bioativos. A partir de 27 plantas amostradas foram isolados 308 fungos. Extratos diclorometânicos foram produzidos a partir de todos os isolados, os quais foram testados na concentração de 1 mg/mL frente a sementes dos modelos de monocolitedônea (Allium schoenoprasum - cebolinha) e dicotiledônea (Lactuca sativa - alface crespa), a fim de avaliar seu potencial herbicida. Quinze fungos foram considerados ativos no ensaio, nove positivos frente a L. sativa, três frente a A. schoenoprasum e três para ambos os modelos. Três fungos apresentaram resultados significativos e se destacaram por inibir a germinação de todas as sementes de pelo menos um modelo alvo em baixas concentrações. Diaporthe sp. 2 UFMGCB17744 foi ativo na concentração de 125 µg/mL para o modelo de monocotiledônea, Diaporthe sp. 4 UFMGCB17905 e Xylaria sp. 2 UFMGCB17649 foram ativos na concentração de 500 µg/mL para o modelo de monocotiledônea e 250 µg/mL para o modelo de dicotiledônea, respectivamente. Os extratos de Diaporthe sp. 2 UFMGCB17744, Diaporthe sp. 4 UFMGCB17905 e Xylaria sp. 2 UFMGCB17649 foram fracionados em cartucho C18 e as frações obtidas foram testadas no ensaio herbicida, demonstrando que foi possível separar as substâncias que possuíam atividade, pois apenas algumas frações tiveram resultado positivo no ensaio. Os resultados obtidos nesse trabalho demonstram que os fungos fitopatogênicos residentes em plantas da Mata Atlântica possuem a capacidade de produzirem metabólitos secundários com atividade herbicida, além da importância de se explorar tais metabólitos considerando serem fontes úteis para a descoberta de novos mecanismos de ação que podem ser utilizados para a formulação de herbicidas naturais.