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Genoma da ferrugem asiática indica novo caminho de manejo

by Logan Nelson
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Phakopsora pachyrhizi , fungo causador da ferrugem asiática da soja, possui um dos maiores genomas encontrados em fitopatógenos (1.057 Gb), semelhante em tamanho à soja, seu principal hospedeiro. Além disso, é enriquecido com sequências repetitivas (elementos transponíveis ou transposons) que podem “saltar” ou passar de uma posição no genoma para outra, característica que pode lhe conferir adaptabilidade para contornar o controle. Essas foram algumas das descobertas obtidas quando o grupo de pesquisa internacional ASR Genome Consortium sequenciou e montou três genomas do microrganismo ( Phakopsora pachyrhizi ) entre 2019 e 2021.

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Os resultados foram apresentados este mês no IX Congresso Brasileiro de Soja, em Foz do Iguaçu, PR, pelo  pesquisador  da Embrapa Soja Francismar Marcelino-Guimarães . “Como exemplo, observamos que esses elementos são ativos no genoma do fungo durante sua interação com a planta de soja, o que pode contribuir para sua variabilidade genética e, portanto, para sua adaptabilidade a medidas de controle”, afirma o cientista.

Os dados do consórcio estão disponíveis publicamente para a comunidade científica online . “A disponibilidade do genoma de referência do fungo é essencial para avanços no conhecimento da biologia e dos fatores envolvidos na adaptabilidade desse fungo, com o objetivo de acelerar o desenvolvimento de novas estratégias de controle da ferrugem asiática”, acrescenta Guimarães.

Além disso, o pesquisador relata que  P. pachyrhizi possui um esporo com dois núcleos e alta diferença (polimorfismo), com baixa comunicação entre eles. “Essa característica ajuda o fungo a ter variações ou cópias alternativas de genes, o que também pode constituir uma importante fonte de variação”, afirma o pesquisador.

Guimarães afirma que o genoma de referência permitiu comparações entre os conjuntos de genes de P. pachyrhizi e de outras espécies de fungos. Além disso, os estudos identificaram famílias gênicas exclusivas em  P. pachyrhizi , algumas com número elevado e outras com número reduzido, quando comparadas com outras espécies. Segundo o pesquisador, são genes envolvidos na produção de energia e transporte de nutrientes para as plantas, o que pode indicar flexibilidade no metabolismo e adaptações ao parasitismo. “Para entender o estilo de vida do parasita em nível molecular, é importante, por exemplo, identificar os genes que podem estar ativos no parasitismo da planta de soja e, portanto, são essenciais para a aquisição de nutrientes e sobrevivência do fungo”, explica. “Tais genes são importantes para o desenvolvimento de estratégias de controle como silenciamento de genes ou interferência de RNA, que podem comprometer processos vitais e reduzir a agressividade do fungo”.


Sobre o consórcio internacional

Entre 2019 e 2021, o consórcio internacional de pesquisa ASR Genome Consortium publicou publicamente o sequenciamento e montagem do genoma de referência para três isolados de P. pachyrhizi , cujos dados estão disponíveis para a comunidade científica. .

O consórcio é composto por 12 instituições públicas e privadas: Embrapa, as Universidades Alemãs de Hohenheim e RWTH Aachen, o Instituto Nacional de Pesquisa Agropecuária (INRAE-França), além do Joint Genome Institute (JGI-EUA), Keygene, Bayer, Fundação 2Blades, Laboratório Sainsbury, Syngenta e Universidade Federal de Viçosa (Brasil).

Resultados conjuntos

A Embrapa Soja, em parceria com a Universidade Federal de Viçosa ( UFV ), vem se esforçando para decifrar os mecanismos de ataque do fungo, identificando quais os alvos da soja que o patógeno manipula. “Descobrimos que o fungo atua em uma proteína da soja envolvida na resposta de defesa da planta e que a presença do fungo inibe a atividade dessa proteína”, explica.

Outra descoberta importante veio da análise de variações do gene alvo do fungo no DNA da soja, que mostrou um polimorfismo que separa cultivares de soja que contêm genes de resistência a esse fungo daquelas suscetíveis a ele. “Essa variação revela um potencial marcador baseado em DNA, que pode ajudar no desenvolvimento de cultivares de soja ao combinar esses genes de defesa basais com os de resistência (genes Rpp)”, afirma Guimarães. A Embrapa já vem utilizando genes Rpp em programas de melhoramento para desenvolver cultivares de soja por meio da tecnologia Shield.

Outra linha de pesquisa da Embrapa, em parceria com a Bayer, vem explorando a variabilidade existente nas populações naturais do fungo, amplamente encontrado no Brasil e no continente americano. “O resequenciamento e a comparação das sequências de DNA de diferentes isolados coletados no Brasil e em outros continentes em ampla escala de tempo, revelaram regiões genômicas com diferentes índices de diferenciação. Isso permitiu, por exemplo, a identificação de novas mutações em um dos principais genes alvos de fungicidas, que poderiam estar associadas à eficiência dessas moléculas. Essas informações podem ajudar a direcionar novos estudos para desenvolver o manejo químico da ferrugem asiática da soja”, explica. 


Ferrugem asiática da soja: estratégias de manejo

Desde sua introdução no Brasil, em 2001, a ferrugem asiática da soja, causada por Phakopsora pachyrhizi , é a doença mais grave da cultura, pois pode levar a perdas de até 80% se não for controlada. De acordo com levantamentos do Consórcio Antiferrugem, os gastos com ferrugem asiática da soja ultrapassam US$ 2 bilhões, por safra, considerando a aquisição de fungicidas e as perdas de produtividade decorrentes da doença.

As estratégias de manejo se concentram em práticas como: pausa sanitária, que é o período de pelo menos 90 dias sem plantas vivas de soja no campo, para reduzir a inoculação do fungo; o uso de cultivares de ciclo precoce e a semeadura nas épocas recomendadas como estratégia de combate à doença; adoção de cultivares resistentes, cumprimento do calendário brasileiro de semeadura e uso de fungicidas.

Atualmente, o fungo P. pachyrhizi apresenta mutações que lhe conferem resistência aos três principais grupos de fungicidas sítio-específicos, e novas mutações podem ser selecionadas ao longo do tempo. “O fungo causador de doenças pode se adaptar a algumas das estratégias de controle, seja pela perda de sensibilidade aos fungicidas ou por ‘quebrar’ a resistência genética das cultivares de soja”, explica a pesquisadora  Cláudia Godoy , da Embrapa Soja.

Portanto, a recomendação da Embrapa é que os agricultores adotem as estratégias de manejo disponíveis com o objetivo de preservar os fungicidas e cultivares disponíveis. “Todas as estratégias combinadas permitiram o manejo adequado da doença. Algumas regiões que utilizam cultivares de soja de ciclo precoce para ter uma segunda safra de milho ou algodão no mesmo ano-safra escaparam ou apresentaram incidência tardia da ferrugem asiática, e outras doenças têm prevalecido na cultura. Nas regiões onde a soja é semeada mais tarde, as cultivares com genes de resistência e fungicidas têm proporcionado um controle adequado, apesar do problema de resistência em curso”, explica Godoy.

Por Lebna Landgraf (MTb 2903/PR), Embrapa Soja

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