Mecanismos de Variabilidade Genética (11.09.07) · Recombinação genômica em vírus 1.Mutação...
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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
ErroslMeiose - mutação germinal
fungos de reprodução sexual.
lMitose - mutação somáticaocorre 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 gênica1.1. Recombinação meióticað 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 haplóideraça 1, patogênica à
var. A
hifa haplóideraça 2, patogênica à
var. B
heterocárionN + N
diplóide2 N
aneuploidia instável2N – 1
2N + 12N - nhifa haplóide
raça 1, patogênica àvar. A
hifa haplóideraça 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 deformas 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-sea 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 TransformaçãoØ 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 semprena busca de variedades resistentes devido
à plasticidade dos patógenos