O agente patogénico sequestra o programa de amadurecimento dos frutos em plantas de citrinos
Estas descobertas abrem novas abordagens para combater o cancro dos citrinos
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O agente patogénico bacteriano Xanthomonas citri, que causa a doença do cancro dos citrinos, ativa partes selecionadas do programa de amadurecimento dos frutos no interior das folhas infectadas. Normalmente, este programa faz com que os citrinos amoleçam e adocem à medida que os açúcares são libertados. Mas a bactéria sequestra esta maquinaria específica do fruto no tecido foliar infetado, fazendo com que o hospedeiro liberte açúcares que, de outra forma, não estariam acessíveis à Xanthomonas como fonte de nutrientes. Como resultado, o agente patogénico pode crescer até cem vezes mais depressa. A estratégia sofisticada utilizada pela bactéria Xanthomonas para infetar as plantas de citrinos foi descoberta por uma equipa de investigação internacional liderada pelo Professor Thomas Lahaye do Centro de Biologia Molecular das Plantas da Universidade de Tübingen. Este estudo fornece novos conhecimentos sobre a forma como os agentes patogénicos microbianos sequestram os programas de desenvolvimento da planta hospedeira para aceder a nutrientes que de outra forma seriam inacessíveis. Estas descobertas abrem novas abordagens para combater o cancro dos citrinos e foram agora publicadas na revista Science.
Na cultura de citrinos, como os limões, as laranjas e as tangerinas, o cancro dos citrinos é uma das doenças mais importantes do ponto de vista económico. A infeção por Xanthomonas citri provoca o aparecimento de manchas castanhas e de pústulas cheias de líquido nas folhas e nos frutos afectados das plantas de citrinos, assemelhando-se a pequenas úlceras - daí o nome cancro dos citrinos. As plantas perdem prematuramente as folhas e os frutos infectados, o que resulta em perdas significativas de rendimento. "Sabia-se que muitos agentes patogénicos - incluindo a bactéria Xanthomonas - têm como alvo os açúcares ligados à parede celular das plantas", explica o Dr. Trang Phan do Centro de Biologia Molecular das Plantas da Universidade de Tübingen, o primeiro autor do estudo. "Estávamos interessados nos truques que estas pequenas bactérias utilizam para extrair nutrientes das paredes celulares das plantas, porque estas paredes representam uma barreira protetora quase intransponível para muitos agentes patogénicos".
Um pequeno investimento com grandes resultados
"A bactéria Xanthomonas citri utiliza um complexo proteico semelhante a uma seringa para injetar várias proteínas efectoras nas células vegetais. Estas proteínas bacterianas manipulam especificamente os processos celulares nas células hospedeiras para promover a infeção", diz Thomas Lahaye. "Investigámos uma proteína efectora particularmente importante que viaja ao longo das vias de transporte interno do hospedeiro para entrar no núcleo da célula - o centro de controlo da célula hospedeira - a fim de compreender como promove a infeção nesse local." Uma vez no interior do núcleo, o efector bacteriano ativa a produção de um regulador vegetal que liga um programa de amadurecimento cujos componentes são normalmente produzidos apenas nos frutos. "Como a bactéria força o hospedeiro a executar este programa de amadurecimento específico do fruto nas folhas, os açúcares ligados à parede celular são libertados diretamente na área onde a bactéria cresce - uma clara vantagem nutricional que acelera o crescimento bacteriano", diz Lahaye.
Trang Phan e o coautor Dr. Jan Grau, do Instituto de Informática da Universidade de Halle-Wittenberg, avaliaram em conjunto os extensos dados do projeto, especialmente os conjuntos de dados de sequenciação, utilizando a bioinformática. Uma comparação dos genes activados nas folhas infectadas dos citrinos (programa nativo) e nos frutos em amadurecimento (programa desviado) revelou semelhanças notáveis entre os dois conjuntos de genes. Estes paralelismos mostraram que o programa desencadeado pela bactéria nas folhas imita essencialmente o programa natural de amadurecimento dos frutos. Com base nesta informação, a equipa demonstrou que a proteína de controlo dos citrinos - e a sua contraparte do tomate - activam programas de amadurecimento estruturados de forma semelhante, tanto no tomate como nos citrinos. "Ao produzir proteínas efectoras que reprogramam os processos de desenvolvimento do hospedeiro em seu benefício, as bactérias são capazes de utilizar grandes quantidades de açúcares ligados à parede celular com pouco esforço", explica Trang Phan.
Conselhos práticos para o cultivo de citrinos
Estes conhecimentos detalhados sobre o curso da infeção das plantas cítricas por Xanthomonas citri e a regulação do amadurecimento dos frutos fornecem à equipa de investigação novas pistas para o desenvolvimento de plantas resistentes à praga. "Enquanto a nossa investigação visava clarificar a forma como o agente patogénico manipula o hospedeiro, também obtivemos novos conhecimentos sobre a forma como as plantas orquestram o amadurecimento dos frutos. Este conhecimento pode agora servir de base para a utilização de métodos normais de modificação genética para afinar o processo de amadurecimento. No futuro, as nossas descobertas poderão ajudar a ajustar a firmeza e a doçura dos tomates e dos citrinos", afirma Lahaye.
"A investigação fundamental fornece constantemente conhecimentos concretos para aplicações que podem resolver desafios globais. Os nossos investigadores dão importantes contributos para este objetivo", afirma a Professora Karla Pollmann, Presidente da Universidade de Tübingen.
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Publicação original
Trang Thi-Thu Phan, Rodrigo Silva Araujo Streit, Gerald V. Minsavage, Joachim Kilian, Paloma de los Angeles Aguilera, Nan Wang, Nicolas Brich,... Mario Tyago Murakami, Chang Liu, Jan Grau, Thomas Lahaye: Xanthomonas coordinates type III–type II effector synergy by activating fruit ripe-ning pathway. Science
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