Tecnologia Científica

Levedura modificada inibe o crescimento de fungos nas plantas
Com o tempo, os fungos também desenvolvem resistência aos fungicidas, levando os produtores a uma busca incessante por novas e aprimoradas formas de combater doenças fúngicas.
Por Holly Ober - 15/07/2021


Saccharomyces cerevisiae, imagem SEM. Crédito: Mogana Das Murtey e Patchamuthu Ramasamy / CC BY-SA 3.0

Cerca de 70-80% das perdas de safra devido a doenças microbianas são causadas por fungos. Os fungicidas são armas essenciais no arsenal da agricultura, mas representam riscos ambientais. Com o tempo, os fungos também desenvolvem resistência aos fungicidas, levando os produtores a uma busca incessante por novas e aprimoradas formas de combater doenças fúngicas.

O desenvolvimento mais recente tira proveito de uma defesa natural da planta contra fungos. Em um artigo publicado na Biotechnology and Bioengineering , engenheiros e fitopatologistas da UC Riverside descrevem uma maneira de criar uma proteína que impede os fungos de quebrar as paredes celulares, bem como uma maneira de produzir essa proteína em quantidade para aplicação externa como um fungicida natural . O trabalho pode levar a uma nova forma de controlar doenças de plantas que reduza a dependência de fungicidas convencionais.

Para entrar nos tecidos vegetais , os fungos produzem enzimas que usam reações catalíticas para quebrar as resistentes paredes das células. Entre eles estão as poligalacturonases, ou PGs, mas as plantas não são impotentes contra esse ataque. As plantas produzem proteínas chamadas proteínas inibidoras de PG, ou PGIPs, que retardam a catálise.

Um grupo de pesquisadores da UC Riverside localizou o segmento de DNA que diz à planta como fazer PGIPs em feijões verdes comuns. Eles inserido segmentos completos e parciais nos genomas de padeiro fermento para fazer as PGIPs levedura produzir. A equipe usou fermento em vez de plantas porque o fermento não tem PGIPs próprios para turvar o experimento e cresce mais rápido do que as plantas.

Depois de confirmar que a levedura estava se replicando com o novo DNA, os pesquisadores a introduziram em culturas de Botrytis cinerea, um fungo que causa o apodrecimento do bolor cinzento em pêssegos e outras culturas; e Aspergillus niger, que causa bolor negro em uvas e outras frutas e vegetais.

A levedura que tinha os segmentos de DNA completos e parciais que codificavam para a produção de PGIP retardou com sucesso o crescimento do fungo. O resultado indica que a levedura estava produzindo PGIPs suficientes para tornar o método um candidato potencial para produção em larga escala.

"Esses resultados reafirmam o potencial do uso de PGIPs como agentes exógenos aplicados para inibir a infecção fúngica ", disse Yanran Li, professor assistente de engenharia química e ambiental da Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering, que trabalhou no projeto com o patologista de plantas Alexander Putman em o Departamento de Microbiologia e Fitopatologia. "PGIPs apenas inibem o processo de infecção, mas provavelmente não são fatais para nenhum fungo. Portanto, a aplicação deste peptídeo derivado de proteína vegetal natural em plantações provavelmente terá impacto mínimo na ecologia de micróbio vegetal."

Li também disse que os PGIPs provavelmente se biodegradam em aminoácidos de ocorrência natural, o que significa menos efeitos potenciais para os consumidores e o meio ambiente quando comparados aos fungicidas sintéticos de pequenas moléculas.

"A geração de plantas transgênicas é demorada e a aplicação de tais safras transgênicas na indústria agrícola requer um longo período de aprovação. Por outro lado, os PGIPs projetados que são derivados de proteínas naturais são aplicáveis ​​como um produto rápido para o FDA aprovação, se eles podem ser utilizados exogenamente de forma semelhante a um fungicida ", disse Li.

Ajustando a levedura de uma maneira ligeiramente diferente, os pesquisadores conseguiram fazer com que ela exsudasse PGIPs para aplicação externa. Estudos anteriores mostraram que a liofilização de micróbios que ocorrem naturalmente em maçãs e, em seguida, reconstituí-los em uma solução e pulverizá-los nas plantações reduz muito as doenças e perdas por fungos durante o transporte. Os autores sugerem que a levedura que expressa PGIP pode ser usada da mesma forma. Eles alertam, no entanto, que como as plantas também formam relacionamentos benéficos com alguns fungos, pesquisas futuras precisam garantir que as plantas apenas repelam fungos prejudiciais.

Li continuará a desenvolver PGIPs para maior eficiência e amplo espectro contra vários fungos patogênicos. Enquanto isso, Li e Putman continuarão avaliando o potencial do uso de PGIPs projetados para suprimir doenças pré-colheita e pós-colheita induzidas por fungos .

 

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