Micro-CT revela como Fusarium invade raízes de tomate

Pesquisadores identificaram mecanismos físicos de penetração e colonização de raízes por Fusarium oxysporum, patógeno vascular associado à murcha em tomateiro e em outras culturas. O estudo usou microtomografia computadorizada de raios X com contraste de fase e microscopia avançada. A abordagem permitiu visualizar, em três dimensões, etapas da invasão radicular antes pouco acessíveis por técnicas convencionais.

O trabalho analisou a interação entre Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici e raízes de tomateiro (Solanum lycopersicum). Os autores observaram estruturas bulbosas semelhantes a apressórios (appressoria-like structures). Essas estruturas geraram hifas invasivas finas, capazes de penetrar células epidérmicas e avançar por espaços internos da raiz.

Interpretação sobre infecção

A descoberta altera a interpretação sobre a infecção por patógenos vasculares de solo, exlicam os cientistas. A literatura descreve apressórios clássicos em patógenos foliares, como Magnaporthe oryzae. O estudo indica a presença de estruturas funcionais semelhantes em Fusarium oxysporum, mesmo sem apressórios clássicos.

A microtomografia revelou colonização clara dos tecidos do hospedeiro aos três dias após a inoculação. Aos cinco dias, os pesquisadores registraram aumento da biomassa fúngica e da formação de espaços com ar. Esses espaços se associaram à presença de hifas. O artigo relaciona esse processo à perda de integridade dos tecidos e à interferência física no transporte de água.

O fungo mostrou alta plasticidade morfológica. Segundo o estudo, hifas com diâmetro normal de 4 µm a 6 µm conseguiram atravessar passagens de até 220 nm. Essa redução supera 20 vezes o diâmetro inicial. Os pesquisadores testaram essa capacidade em dispositivos microfluídicos de PDMS, em membranas de nylon com poros definidos e em barreiras de celofane sem poros.

Mecanismo de invasão

Os resultados indicam um mecanismo de invasão dependente de força mecânica. Mutantes com deficiência em atividade celulolítica conseguiram atravessar membranas de celofane sem poros. Com isso, os autores concluíram que a degradação enzimática de celulose não explica, sozinha, a ruptura da superfície. O estudo atribui papel central à adesão, à formação de hifas invasivas e à geração de força.

A colonização ocorreu de forma predominante pelo apoplasto. Imagens de raízes infectadas mostraram hifas finas em junções intercelulares e separação localizada de paredes celulares. A microscopia confocal confirmou redes hifais em espaços intercelulares. Controles sem inoculação não apresentaram sinal fúngico sob as mesmas condições de aquisição.

Três cascatas MAPK

O estudo também descreveu o papel de três cascatas MAPK. A via Fmk1 regulou a formação das estruturas semelhantes a apressórios e a penetração dependente de força. Mutantes fmk1Δ apresentaram colonização interna quase nula e permaneceram restritos à superfície da raiz. A biomassa fúngica desses mutantes caiu 99% em relação ao tipo selvagem.

A via Hog1 atuou na adaptação osmótica durante a colonização em espaços estreitos. Mutantes hog1Δ penetraram a superfície, mas apresentaram redução na eficiência de colonização. A limitação aumentou conforme o diâmetro dos poros diminuiu e as condições osmóticas se afastaram da isotonicidade.

A via Mpk1 participou da orientação do crescimento em direção aos tecidos vasculares. Mutantes mpk1Δ mantiveram colonização próxima à do tipo selvagem em volume total, mas induziram maior formação de espaços com ar e apresentaram menor colonização vascular. O artigo associa esse padrão à perda de orientação por sinais do hospedeiro.

Os cientistas propõem um modelo em etapas. Fmk1 controla adesão e penetração. Hog1 permite a sobrevivência durante remodelamento extremo da hifa em ambientes confinados. Mpk1 orienta o crescimento rumo ao xilema. Esse conjunto de respostas permite ao patógeno atravessar barreiras físicas da raiz e ocupar tecidos internos.

A pesquisa aponta alvos potenciais para estratégias de resistência contra murchas vasculares. O estudo destaca vias de sinalização e processos mecânicos ligados à invasão, em vez de focar apenas enzimas degradadoras de parede celular.

Outras informações em doi.org/10.1038/s41467-026-72805-x