mecanismos_de_variabilidade_genetica-110907

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Mecanismos de 
variabilidade genética em 
agentes fitopatogênicos
Mecanismos de variabilidade genética 
em agentes fitopatogênicos
Coevolução hospedeiro - patógeno
Parasitismo – estratégia de vida de conexão 
entre diversas espécies 
- permite estabelecer íntimas relações, ao 
nível genético, entre parasitas e 
hospedeiros.
mecanismo de equilíbrio
COEVOLUÇÃO
variabilidade genética (seleção)
populações de alta variabilidade 
genética
melhor capacidade de resposta aos agentes 
seletivos e maior facilidade de adaptação às 
mudanças do ambiente.
Mecanismos de variabilidade genética 
de agentes fitopatogênicos
Mutação
l é o principal mecanismo de geração de 
novos genes porque permite a criação de 
novas seqüências de nucleotídeos.
l ocorrem devido a erros de duplicação 
cromossômica.
Mecanismos de variabilidade genética 
de agentes fitopatogênicos
Mutação
Erros
lMeiose - mutação germinal
fungos de reprodução sexual.
lMitose - mutação somática
ocorre em fungos e em bactérias durante 
processos de reprodução assexuada.
Classificação
lMutações gênicas
- substituições ATCGATTT ATCCATTT
- deleções ATCGATTT ATC_ATTT
- inserções ATCGATTT ATCGAGTTT
- inversões ATCGATTT CTAGATTT
Mecanismos de variabilidade genética 
de agentes fitopatogênicos
Mutações cromossômicas - envolvem segmentos de 
ácido nucléico contendo vários genes.
- deleções
- inserções e duplicações
- inversões
- transposições
Exemplos
cromossomo 1
cromossomo 2
Mecanismos de variabilidade genética 
de agentes fitopatogênicos
Deleção terminal Deleção intersticial
1. Recombinação gênica
1.1. Recombinação meiótica
ð Sistemas de ciclos (sexual)
lHomotálicos
lHeterotálicos
Mecanismos de variabilidade genética 
de agentes fitopatogênicos
ØHeterotálicos - cruzamentos ocorrem apenas entre 
indivíduos pertencentes a grupos diferentes.
ØHomotálicos - não existem grupos de reação 
definidos e os cruzamentos podem ocorrer entre 
quaisquer organismos.
Mecanismos de variabilidade genética 
de agentes fitopatogênicos
Reprodução sexual em fungos: A – Copulação de planogametas; 
B- Contato gamentagial; C- Copulação gametangial; D- Espermatização
1.2. Recombinação parassexual
hifa haplóide
raça 1, patogênica à 
var. A
hifa haplóide
raça 2, patogênica à 
var. B
heterocárion
N + N
diplóide
2 N
aneuploidia instável
2N – 1
2N + 1
2N - nhifa haplóide
raça 1, patogênica à
var. A
hifa haplóide
raça 2, patogênica à
var. Bnovos haplóides, raças1-3 e 1-2-3, patogênicas à
var. C
anastomose
cariogamia
Mecanismos de variabilidade genética de agentes 
fitopatogênicos
Diferenças entre ciclos sexual e 
parassexual
• Ciclo sexual
– a fusão de núcleos só ocorre 
entre células sexuais 
especializadas
– da fusão do núcleo resulta o 
zigoto (diplóide) que persiste 
por apenas uma divisão celular
– a reversão ao estado haplóide 
dá-se por meiose
– é de maior freqüência na 
natureza
• Ciclo parassexual
- fusão pode ocorrer entre 
hifas
- a célula diplóide pode se dividir 
mitoticamente por vários ciclos
- a reversão ao estado haplóide dá-
se, provavelmente, por aneuploidia
- a sua ocorrência não é freqüente na 
natureza, cuja recombinação 
mitótica ocorre em apenas algumas 
células diplóides originadas durante 
o ciclo
2 - Herança citoplasmática
Øorganelas presentes no citoplasma possuem 
genomas próprios os quais podem conter 
genes determinantes de patogenicidade ou 
virulência.
Mecanismos de variabilidade genética 
de agentes fitopatogênicos
Ø quando dois citoplasmas se fundem (nos ciclos 
sexual, parassexual e também na formação do 
heterocárion), podem surgir novas combinações de 
núcleos e citoplasmas.
Mecanismos de variabilidade genética 
de agentes fitopatogênicos
estas novas combinações não resultam
em novas combinações de genes,
mas, sim, em uma nova combinação
de genomas
Øquando dois citoplasmas se fundem (nos ciclos 
sexual, parassexual e também na formação do 
heterocárion), podem surgir novas combinações de 
núcleos e citoplasmas.
Mecanismos de variabilidade genética 
de agentes fitopatogênicos
estas novas combinações não resultam
em novas combinações de genes,
mas, sim, em uma nova combinação
de genomas.
há surgimento de
formas variantes.
3. Heterocariose
ØConsiste na coexistência de núcleos 
geneticamente distintos em uma única hifa.
ØA unidade de segregação e recombinação é 
o núcleo e não os genes.
Mecanismos de variabilidade genética 
de agentes fitopatogênicos
Recombinação genômica em vírus
1. Mutação - principal mecanismo de 
variabilidade
2. Recombinação genômica
Ø recombinação legítima (ou homóloga) por 
simples ou dupla permuta.
- duas partículas virais semelhantes trocam 
segmentos homólogos de DNA (em segmentos que 
ocupam a mesma posição no genoma).
Ørecombinação aberrante - duas partículas virais
semelhantes (não idênticas) permutam segmentos não 
homólogos do genoma. Exclusivo em vírus de RNA.
- provoca grande alteração na estrutura 
genômica do patógeno.
Recombinação genômica em vírus
Ø recombinação ilegítima (ou não homóloga) -
partículas virais dessemelhantes trocam segmentos 
genômicos entre si.
- aparentemente é um dos principais 
mecanismos implicados na evolução dos vírus
Ø pseudo-recombinantes - ocorre a partir de 
subunidades do genoma de vírus multi-
particulados.
Recombinação genômica em vírus
Mecanismos de variabilidade genética em 
bactérias
Ø DNA cromossômico e extra-cromossômico
DNA plasmidial (moléculas de DNA que não estão 
integradas ao cromossomo e são auto-replicativas)
Classificação
ü Mutação
ü Transformação
ü Conjugação
ü Transdução
...... em condições naturais, observa-se
a ocorrência de mutantes quando um ambiente
diferente exerce pressão de seleção, 
favorecendo esse indivíduo a essa
nova condição ambiental
ØA taxa de mutação em bactérias pode ser 
intensificada por agentes como:
- raios ultravioletas;
- íons de ferro e manganês;
- gás mostarda (Cl - CH2 - CH2 - S - CH2 - CH2 - Cl)
- ácido nitroso;
- antibióticos e fungicidas
Ø Muitos desses agentes são de uso na agricultura 
e podem acelerar o aparecimento de novas formas 
de bactérias.
ü Transformação
Ø capacidade de absorver fragmentos de DNA do 
meio externo e incorporá-los, de maneira estável, ao 
seu genoma.
Ex.: Streptococcus pneumoniae (1928)
Ø para que esse processo ocorra, é necessário que a 
célula esteja fisiologicamente competente.
Ø desconhece-se um exemplo deste mecanismo que 
tenha contribuído para o aparecimento de novas 
raças de bactérias fitopatogênicas.
Transformação
Transformação
ü Conjugação
Ø duas células bacterianas pareiam-se e uma delas, 
a célula doadora masculina (F+), fornece material 
cromossômico ou plasmidial para a célula receptora 
feminina (F-).
Conjugação
ü Transdução
• os genes são transportados de uma bactéria a 
outra por meio de bacteriófagos (partículas de 
ácido nucléico envoltas em capas protéicas que 
infectam bactérias).
Transdução
......o homem estará sempre
na busca de variedades resistentes devido
à plasticidade dos patógenos