Investigação das estratégias de adaptação ao estilo de vida patogênico de fungos do gênero Moniliophthora em diferentes níveis de organização biológica: espécies, biótipos e linhagens geográficas

Resumo

A invasão da principal região cacaueira do Brasil pelo basidiomiceto Moniliophthora perniciosa (agente causal da doença vassoura-de-bruxa) causou o colapso na produção de cacau, matéria prima única e fundamental para a indústria chocolateira. Moniliophthora perniciosa e M. roreri são os patógenos mais limitantes para o cacaueiro (Theobroma cacao) nas Américas. Ambos são fungos Agaricales, que são, em sua maioria, saprotróficos; a patogenicidade evoluiu apenas em poucas espécies dessa ordem. Igualmente, a inexistência de outros fitopatógenos proximamente relacionados a M. perniciosa e M. roreri sugere que a evolução da fitopatogenicidade nesse gênero tenha envolvido alterações recentes em genes relacionados ao controle do modo e das fases de vida (biotróficoe necrotrófico), entre outros da própria patogenicidade. Enquanto que M. roreri ataca apenas o fruto do cacaueiro, M. perniciosa infecta ramos, frutos e botões florais; M. perniciosa também apresenta biótipos relacionados à infecção de hospedeiros específicos. Essa grande variação em hábitos de vida associada à grande variabilidade genética fazem deste grupo de fungos um excelente modelo para o estudo das modificações genômicas associadas à evolução da fitopatogenicidade. Portanto, pretende-se conduzir análises de genômica comparativa envolvendo espécies de Agaricales, permitindo a verificação de diferenças gênicas espécie- e biótipo-específicas; de taxas evolutivas e seletivas entre ortólogos das espécies/biótipos; da ancestralidade das linhagens patogênicas; de padrões de expansão e retração de famílias gênicas; e de divergência de função entre famílias gênicas em cada linhagem. A comparação de isolados e biótipos de M. perniciosa permitirá a busca de associações entre a estrutura do genoma e o estilo de vida. O sistema genético de controle da reprodução sexual, definido por dois locos não ligados A e B, e genes associados à compatibilidade somática ou vegetativa, controlada geneticamente por locos vic (vegetative incompatibility) serão investigados por potencialmente definirem fluxo gênico em M. perniciosa. Análises transcriptômicas serão empregadas para a investigação dos fatores que levam ao sucesso de M. perniciosa e M. roreri como patógenos. A comparação de interações compatíveis e incompatíveis de M. perniciosa com seus hospedeiros (e.g. biótipo-S x tomateiro e biótipo-S x cacaueiro, respectivamente) poderá indicar quais são os fatores-chave relacionados ao sucesso ou fracasso da infecção. Comparando-se a infecção de ramos e frutos por M. perniciosa com a de frutos por M. roreri buscará elucidar se os patógenos adotam estratégias de infecção específicas, e quais seriam os fatores gerais relacionados à virulência do gênero Moniliophthora. Relatos recentes em outros patossistemas sugerem que, além de proteínas efetoras, patógenos podem empregar RNAs pequenos (sRNA) para manipulação direta do sistema de defesa vegetal, com isso a expressão de sRNAs será avaliada durante a infecção por M. perniciosa. Mutantes e linhas transgênicas no background genético do tomateiro 'Micro-Tom' (MT) com alterações na síntese ou percepção de hormônios vegetais permitirão investigar o papel dessa classe de compostos na patogênese e defesa à infecção com isolados de M. perniciosa do biótipo-S e -C. Adicionalmente, pretende-se desenvolver novas ferramentas de manipulação genética, tanto do patógeno como de seus hospedeiros, que auxiliarão em estudos funcionais futuros deste patossistema, incluindo a edição gênica estável de M. perniciosa, bem como o desenvolvimento de linhas transgênica de cacau e de MT. As informações genômicas obtidas, juntamente com o desenvolvimento de abordagens de estudos populacionais e de manipulação genética, serão empregadas para direcionar análises funcionais de genes essenciais para o patógeno. (AU)