Descobertas sobre ação do fungo da brusone impulsionará inovações no controle

Uma arma secreta usada pelo fungo no arroz e no trigo para infectar as plantas hospedeiras foi descoberta em nova pesquisa.

A brusone é a doença mais séria do arroz e é causada pelo fungo Magnaporthe oryzae. A cada ano, a doença afeta a produção de arroz suficiente para alimentar 60 milhões de pessoas. O fungo também afeta o trigo e se espalhou recentemente da América do Sul para Bangladesh, ameaçando essa cultura no sul da Ásia.

Para infectar as plantas, M.oryzae desenvolve uma célula de infecção em forma de cúpula chamada appressório, que adere à folha e rompe a cutícula usando uma enorme força invasiva – até 40 vezes a pressão de um pneu de carro, uma das mais altas já identificadas.

O estudo de seis anos descobriu a existência de um sensor na appressoria que informa ao fungo que o limiar de pressão necessário para romper a folha de arroz foi atingido. Outros mecanismos descobertos permitem que o patógeno reposicione um pino penetrante que é pressionado contra e quebra fisicamente a superfície da folha, permitindo que ele ingresse e propague doenças.
O conhecimento desse novo mecanismo fornece uma plataforma para o desenvolvimento de fungicidas contra a brusone, um dos mais mortais patógenos que afeta as plantas.

Pesquisadores do Laboratório Sainsbury, do Instituto Gregor Mendel de Biologia Molecular de Plantas, na Áustria, e da Universidade de Sussex, usaram modelagem matemática, genética molecular e bioquímica para desvendar o segredo do patógeno fúngico.

Os fungos patogênicos das plantas causam muitas das doenças agrícolas mais devastadoras do mundo.

Os pesquisadores já haviam estudado como um grupo de proteínas chamadas septinas permite que o fungo infecte as plantas.

Ao revelar a existência de um mecanismo de detecção de turgor e as redes genéticas que controlam a polarização do fungo antes da infecção, o grupo reuniu outra peça crítica em um quebra-cabeça de pesquisa.

"A brusone é a doença mais devastadora que afeta o arroz; portanto, essa pesquisa tem implicações consideráveis para a segurança alimentar global", diz um dos autores, professor Nick Talbot, do The Sainsbury Laboratory.

"Achamos que esse mecanismo se aplica a outros fungos nos quais o processo de infecção é mediado por septina. A maioria das doenças dos cereais – ferrugens e bolor, por exemplo – envolve appressoria. Eles são um mecanismo comum, pelo que sabemos que você pode imaginar um tratamento que poderia ser muito eficaz ", acrescenta.

A autora principal, Dra. Lauren Ryder, do Laboratório Sainsbury, acrescenta: "Temos que descobrir como esse sensor de turgor interage com componentes, que é o foco de nosso próximo estudo. Suspeitamos que ele interaja com proteínas na membrana e que detecta quando há um alongamento ".

Dr. Yasin Dagdas, agora no Instituto Gregor Mendel em Viena, Áustria acrescenta: "Além do potencial para ajudar a segurança alimentar global, este estudo revela uma fascinante inovação biológica que evoluiu durante a corrida armamentista evolutiva entre o micróbio e a planta hospedeira".

A existência de um sensor de pressão de turgor na célula havia sido prevista por modelos matemáticos produzidos em colaboração com a professora Anotida Madzvamuse da Escola de Ciências Matemáticas e Físicas da Universidade de Sussex. Madzvamuse trabalhou com os colegas Dr. Chandrasekhar Venkataraman e professora Vanessa Styles para modelar matematicamente esse problema.

"Conseguimos traduzir o que estava sendo observado nos experimentos em um novo modelo matemático . Com a biologia descrita em termos matemáticos, pudemos ajudar a prever o ponto em que o fungo pode atingir um limiar de pressão necessário para romper a folha do arroz para infectar a planta ", diz ele.

"Esperamos que este possa ser um passo importante para o desenvolvimento de estratégias de controle de doenças no futuro, o que pode trazer benefícios humanitários significativos: melhorar a produção agrícola para fornecer alimentos para mais pessoas", acrescenta.