Fungos rompem dependência da melanina para invadir plantas

Pesquisadores da Universidade Shinshu, no Japão, identificaram linhagens de Colletotrichum capazes de penetrar tecidos vegetais sem a melanização do apressório. A descoberta amplia o conhecimento sobre a infecção causada por fungos responsáveis pela antracnose e aponta possíveis limitações no controle baseado em inibidores da biossíntese de melanina. O trabalho também confirmou linhagens com entrada pela extremidade de hifas, sem participação de um apressório convencional (DOI 10.1038/s41467-026-74937-6).

Espécies de Colletotrichum e Pyricularia oryzae costumam formar um apressório unicelular, com parede espessa e pigmentada. Essa estrutura adere à superfície vegetal e produz a força necessária para a penetração. A melanina contribui para a rigidez da parede, a retenção de solutos e a resistência contra enzimas capazes de degradar componentes celulares do fungo.

Esse mecanismo fundamentou o desenvolvimento de fungicidas inibidores da biossíntese de melanina. Os produtos atingem diferentes enzimas da rota metabólica e impedem a formação adequada do pigmento. O manejo apresenta uso consolidado, sobretudo contra a brusone do arroz causada por Pyricularia oryzae.

Maior diversidade

O novo estudo mostrou uma diversidade maior entre espécies e linhagens de Colletotrichum. Os cientistas classificaram as estratégias em três grupos. O primeiro reúne fungos dependentes de apressórios melanizados. O segundo inclui linhagens com entrada mediada por apressórios não melanizados. O terceiro abrange fungos capazes de penetrar pela ponta de hifas.

A linhagem CC1 de Colletotrichum fioriniae manteve a capacidade de invasão mesmo após a aplicação de carpropamida, piroquilona e tolprocarbe. Os compostos bloquearam a pigmentação dos apressórios, mas não impediram a formação de hifas invasivas dentro da epiderme. O patógeno também provocou lesões em cosmos sob tratamento com os três inibidores.

Mutantes de Colletotrichum fioriniae sem uma enzima envolvida na melanização apresentaram resultado semelhante. Os apressórios permaneceram sem pigmentação, mas penetraram o hospedeiro e formaram lesões. Em outras espécies avaliadas, a mesma alteração eliminou ou reduziu a patogenicidade.

Diferenças entre funções

As análises indicaram diferenças entre as funções exercidas pela melanina. Em algumas linhagens, o pigmento participou da geração de pressão ou da manutenção da rigidez do apressório. Em outras, a pressão interna permaneceu alta mesmo sem melanização. Polímeros de ácido di-hidroxi-hexanoico contribuíram para reduzir a porosidade da parede e reter substâncias osmóticas.

Enzimas degradadoras

A resistência a enzimas degradadoras também variou. Apressórios não melanizados de algumas linhagens sofreram ruptura ou colapso. Estruturas produzidas por Colletotrichum fioriniae CC1 e Colletotrichum siamense MAF1 mantiveram maior integridade. O resultado indica uma dependência específica para cada espécie ou linhagem, sem um padrão universal dentro do gênero.

A triagem incluiu 24 linhagens com capacidade de formar lesões por meio de apressórios melanizados. Nove apresentaram insensibilidade aos inibidores e penetraram a epiderme por apressórios não pigmentados. O grupo reuniu linhagens de Colletotrichum nymphaeae, Colletotrichum fioriniae, Colletotrichum godetiae e Colletotrichum scovillei.

As linhagens com essa característica concentraram-se no complexo de espécies acutatum. A distribuição filogenética sugere a aquisição da capacidade de invasão sem melanina por um ancestral comum desse grupo. Linhagens dependentes da melanização apareceram em vários outros complexos de espécies.

Infecção espontânea

O trabalho também registrou infecção espontânea sem melanização, na ausência de fungicidas. A linhagem PL1-1-b de Colletotrichum nymphaeae, associada à antracnose da cerejeira ornamental japonesa, formou apressórios melanizados e não melanizados no mesmo tecido. Ambos originaram hifas invasivas e lesões necróticas.

Outra linhagem, HF3 de Colletotrichum fioriniae, produziu apressórios maduros com pouca ou nenhuma pigmentação. O fungo infectou jacinto e plantas de Arabidopsis thaliana com deficiência em mecanismos de defesa. A linhagem também utilizou a entrada pela extremidade de hifas.

Os fungos com apressórios não melanizados iniciaram a penetração mais cedo. Colletotrichum fioriniae CC1 e Colletotrichum nymphaeae PL1-1-b invadiram a epiderme dentro de um dia após a inoculação. Linhagens convencionais de Colletotrichum higginsianum, Colletotrichum siamense e Colletotrichum orbiculare ainda não apresentavam hifas invasivas nesse período.

Os resultados não demonstram perda imediata de eficácia dos fungicidas no campo. O estudo ocorreu sob condições experimentais e avaliou linhagens específicas. Entretanto, os dados indicam a necessidade de monitorar populações de Colletotrichum com estratégias independentes da melanização. A presença dessas linhagens pode alterar a resposta a produtos direcionados apenas à formação do pigmento e exigir programas de manejo com diferentes modos de ação.