Fungo que causa doença do carvão na cana “engana” metabolismo da planta

November 6, 2018

Na Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq) da USP, em Piracicaba, cientistas vêm realizando estudos no sentido de compreender os mecanismos pelos quais o fungo Sporisorium scitamineum provoca a doença chamada “carvão da cana-de-açúcar”. O grupo de pesquisa é coordenado pela professora Claudia Bastos Monteiro-Vitorello, do departamento de genética da Esalq.

Quando uma planta é contaminada, há a produção de uma estrutura chamada “chicote” a partir do ápice da cana-de-açúcar, e é através dela que o fungo se dispersa e contamina outras plantas. “Essa estrutura [chicote] dá o nome de carvão da cana-de-açúcar à doença, pois os esporos do fungo dão aspecto de fuligem e se espalham no campo facilmente pela ação do vento, por exemplo”, explica a professora Patricia Dayane Carvalho Schaker, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, que realizou seu doutorado e pós-doutorado na Esalq.

 

Para infectar a cana-de-açúcar, o fungo consegue transpor o sistema de defesa da planta. Em recente trabalho publicado pelo grupo, o S. scitamineum parece ser capaz de deter as moléculas de imunidade da planta, além de colonizar os tecidos vegetais usando um arsenal de proteínas relacionado à absorção de nutrientes e de enzimas que quebram a parede celular da planta.

 

Segurança alimentar ameaçada

As doenças e pragas na agricultura são fatores que podem comprometer a segurança alimentar dos países. Estima-se que de 10% a 16 % da produção mundial seja perdida pelo aparecimento de patógenos, segundo estudo publicado por pesquisadores da Austrália e Reino Unido.

 

Atualmente, o carvão da cana-de-açúcar encontra-se distribuído em quase todos os países produtores de cana, incluindo seu centro de origem, em Papua-Nova Guiné, na Oceania. A doença tem aumentada a sua incidência nos últimos anos. “As condições ambientais associadas às mudanças climáticas têm favorecido o desenvolvimento do carvão da cana-de-açúcar. No Brasil, a colheita verde da cana também é considerada um fator de risco, mantendo a incidência da doença em níveis mais elevados”, explica Monteiro-Vitorello.

 

O foco de estudo do grupo é entender como se dá a interação entre o S. scitamineum e a cana-de-açúcar. “No caso dessa doença, o interesse é grande, pois esse fungo manipula o metabolismo vegetal e o desenvolvimento normal da planta para produzir a sua própria estrutura de reprodução”, ressalta a professora.

 

O fungo S. scitamineum se nutre das células vivas do hospedeiro e, apesar de produzir sintomas da doença, a planta sobrevive – porém, com desempenho menor que as plantas sadias.

 

Durante a sua pós-graduação na Esalq, a professora Schaker estudou a mudança do metabolismo da cana-de-açúcar quando infectada pelo fungo. “Verificamos que, desde as primeiras horas de infecção nas plantas, altera-se a expressão de genes relacionados às vias de florescimento. E esse padrão se perpetua até 200 dias após a infecção, quando as plantas já emitiram chicotes. Vários desses genes simplesmente não são expressos em plantas sadias, indicando que a presença do fungo sinaliza para que a planta ative as vias de desenvolvimento floral, o que permitirá, de forma indireta, a sobrevivência do fungo e a sua perpetuação no campo”, explica Schaker.

Já as variedades de cana-de-açúcar que são resistentes à doença conseguem responder muito mais rapidamente à presença do invasor, e de uma maneira muito mais agressiva. Plantas resistentes conseguem reagir através de uma forte explosão oxidativa, produzindo e liberando rapidamente água oxigenada, composto que é tóxico ao fungo, além de reduzirem a atividade de enzimas antioxidantes. Esses resultados foram publicados e indicam que, em conjunto, essas medidas retardam ou prejudicam a proliferação de fungos.

 

A relação entre cana-de-açúcar e carvão é complexa e um dos próximos passos do grupo é a realização de testes em uma planta-modelo, como Arabidopsis thaliana, para compreender como o carvão manipula o metabolismo da cana-de-açúcar para emissão do chicote. Parte dessa pesquisa será realizada por Monteiro-Vitorello na Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos. Tanto para a compreensão de um modelo de interação patógeno-planta, quanto para a busca de melhor manejo em campo, o estudo do fungo do carvão da cana-de-açúcar traz desafios e oportunidades para os cientistas e a professora diz que seu laboratório está de portas abertas para alunos que topem esse desafio.

 

Maria Letícia Bonatelli

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