Gene SsArl1 limita virulência de Sclerotinia sclerotiorum

A deleção do gene SsArl1 aumentou a virulência de Sclerotinia sclerotiorum em plantas hospedeiras, apesar de reduzir o crescimento das hifas. O resultado indica uma função incomum para esse gene no fungo. Em vez de favorecer a infecção, SsArl1 atua como regulador negativo da produção de ácido oxálico, da atividade de celulase e da agressividade do patógeno.

A pesquisa avaliou a função de SsArl1, um gene associado à família das pequenas GTPases Arl. Essas proteínas participam do tráfego vesicular em células eucarióticas. No fungo Sclerotinia sclerotiorum, esse sistema participa do crescimento das hifas e da secreção de fatores ligados à patogenicidade.

Comparação com proteínas

Os pesquisadores identificaram SsArl1 por comparação com proteínas homólogas de Fusarium graminearum, Saccharomyces cerevisiae e humanos. A análise confirmou a relação do gene com proteínas ADP-ribosylation factor-like 1. O estudo também apontou semelhança com SsArf6, outra proteína da família Arf já relacionada ao crescimento vegetativo e à virulência em Sclerotinia sclerotiorum.

Para investigar a função do gene, os cientistas produziram um mutante com deleção de SsArl1. Também geraram uma linhagem complementada, na qual o gene foi reinserido. As comparações envolveram a linhagem selvagem, o mutante ∆Ssarl1 e a linhagem ∆Ssarl1-C.

O mutante ∆Ssarl1 apresentou menor crescimento em meio batata-dextrose-ágar. A diferença apareceu nas avaliações feitas após 24 horas e 48 horas. A deleção, porém, não alterou a formação de escleródios nem a formação de apressórios. O resultado indica participação do gene no crescimento normal das hifas, mas não nesses dois processos de desenvolvimento.

Testes de patogenicidade

Nos testes de patogenicidade, o mutante causou lesões maiores em folhas de Arabidopsis thaliana e Nicotiana benthamiana. A linhagem complementada reduziu a capacidade de infecção em comparação com o mutante. Esse padrão sustentou a conclusão dos pesquisadores: SsArl1 reduz a virulência de Sclerotinia sclerotiorum.

A explicação proposta envolve o ácido oxálico. Esse composto atua como fator de virulência em Sclerotinia sclerotiorum. O fungo usa o ácido oxálico para acidificar tecidos, interferir nas defesas da planta e favorecer a necrose. No estudo, o mutante ∆Ssarl1 apresentou maior acidificação do meio com azul de bromofenol, mesmo com colônias menores.

A quantificação por cromatografia líquida de ultra-alta eficiência confirmou o aumento de ácido oxálico. Os níveis intracelulares e extracelulares ficaram maiores no mutante ∆Ssarl1 do que na linhagem selvagem e na linhagem complementada. A expressão de SsOAH1, gene-chave da biossíntese de ácido oxálico, também aumentou no mutante.

Maior atividade

Os pesquisadores também observaram maior atividade de celulase secretada no mutante. A combinação de mais ácido oxálico e maior atividade de enzimas degradadoras da parede celular ajuda a explicar a maior severidade da infecção. O estudo propõe um modelo no qual SsArl1 limita a expressão de SsOAH1 e restringe a secreção de ácido oxálico. Com a deleção do gene, essa restrição desaparece.

Estresses ambientais

A pesquisa também avaliou respostas a estresses ambientais. O mutante apresentou maior sensibilidade a estresse iônico causado por cloreto de sódio e cloreto de potássio. Em contraste, não demonstrou maior sensibilidade relevante a vermelho Congo ou dodecil sulfato de sódio, quando os dados foram corrigidos pelo menor crescimento basal. Sob estresse osmótico não iônico, com sorbitol e glicose, o mutante apresentou menor inibição relativa de crescimento.

Os resultados diferem de estudos com outros fungos fitopatogênicos. Em Magnaporthe oryzae e Fusarium graminearum, a deleção de homólogos de Arl1 reduz crescimento e virulência. Em Sclerotinia sclerotiorum, a deleção reduziu crescimento, mas aumentou infecção. Os pesquisadores apontam possível divergência funcional entre proteínas Arl1 em diferentes patógenos.

Outras informações em doi.org/10.3390/jof12060431