Virulência e controlo biológico de Macrophomina phaseolina

Abstract

Macrophomina phaseolina é um fungo fitopatogénico com a capacidade de infetar mais 500 espécies de plantas. A infeção, denominada de podridão carbonosa, é responsável por elevados danos em campos de cultivo. Recentemente, foi descrito como um fungo oportunista em pacientes imunodeprimidos. O ácido gama-aminobutírico (GABA) é um aminoácido não proteinogénico, ubíquo, que se encontra amplamente distribuído na natureza, em microrganismos, plantas e animais. Desempenha diversos papéis na manutenção do estado fisiológico da planta. A primeira parte deste estudo, consistiu em verificar se o GABA promove a virulência de M. phaseolina. Foram selecionadas duas temperaturas (25º e 37ºC) e diferentes concentrações de GABA (0, 5 e 10mM). Na análise do crescimento de M. phaseolina os resultados obtidos sugerem que o GABA promove um ligeiro aumento no crescimento radial (cm) e um aumento na biomassa (g) de M. phaseolina em ambas as temperaturas testadas. Os resultados obtidos na determinação da atividade enzimática extracelular permitem constatar que a 25ºC, na presença de GABA, M. phaseolina apresenta uma maior aitivade amilolítica (%). Verificou-se também que, quando M. phaseolina cresce na presença de 5mM de GABA, a 25 e 37ºC, a atividade lipolítica (%) é maior. Os resultados obtidos na quantificação da atividade lipolítica permitem constatar que, em ambas as temperaturas de crescimento, quanto maior a concentração de GABA maior é a atividade lipolítica produzida por M. phaseolina. Quando se procedeu à quantificação de proteínas extracelulares, apenas a 37ºC ocorreu um aumento significativo de proteínas extracelulares secretadas por M. phaseolina, na presença de 10mM de GABA. No entanto, os resultados obtidos por SDS-PAGE, sugerem que, em ambas as temperaturas de crescimento, quanto maior a concentração de GABA maior é o número de proteínas secretadas por M. phaseolina. A 37ºC, na presença de 10mM de GABA, o secretoma de M. phaseolina apresentou níveis de fitotoxicidade mais elevados. Os ensaios de citotoxicidade, permitiram constatar que a 37ºC, na presença de 5mM de GABA, M. phaseolina provocou uma diminuição mais acentuada na viabilidade celular. Os resultados obtidos permitem equacionar um possível papel do GABA na virulência de M. phaseolina. A segunda parte deste estudo consistiu em verificar o potencial antagonista de Trichoderma harzianum T1A e Trichoderma atroviride T17 contra M. phaseolina. Os resultados obtidos indicam que T. harzianum T1A apresenta propriedades especificas, como a produção de compostos voláteis orgânicos e metabolitos, mais eficazes contra M. phaseolina, comparativamente com os produzidos por T. atroviride T17. No entanto, ambos podem ser considerados potenciais agentes de controlo biológico contra M. phaseolina.

Macrophomina phaseolina is a phytopathogenic fungus with the ability to infect over 500 plant species. The infection, called charcoal rot, is responsible for high damage in crop fields. Recently, it has been described as an opportunistic fungus in immunosuppressed patients. Gamma-aminobutyric acid (GABA) is a non-proteinogenic, ubiquitous amino acid, that is widely distributed in nature on microorganisms, plants and animals. It plays several roles in maintaining the physiological state of the plant. The first part of this study consists in verifying if GABA promotes the virulence of M. phaseolina. Two temperatures (25 and 37ºC) and different concentrations of GABA (0, 5 and 10mM) were selected. In the growth analysis of M. phaseolina the results obtained suggest that GABA promotes a slight increase in growth (cm) and an increase in biomass (g) of M. phaseolina at both temperatures tested. The results obtained in the determination of the extracellular enzymatic activity allow to verify that at 25ºC, in the presence of GABA, M. phaseolina has a higher amylolytic activity (%). It was also found that, when M. phaseolina grows in the presence of 5mM GABA at 25 and 37°C, lipolytic activity (%) is higher. The results obtained in the quantification of lipolytic activity allow to verify that, at both growth temperatures, the higher the concentration of GABA, the higher the lipolytic activity produced by M. phaseolina. When extracellular proteins were quantified, a significant increase of extracellular proteins secreted by M. phaseolina occurred only at 37ºC in the presence of 10mM GABA. However, the results obtained by SDS-PAGE, suggest that, at both growth temperatures, the higher the GABA concentration the higher the number of proteins secreted by M. phaseolina. At 37°C, in the presence of 10mM GABA, the secretome of M. phaseolina had higher phytotoxicity levels. The cytotoxicity assays showed that at 37ºC, in the presence of 5mM GABA, M. phaseolina caused a more pronounced decrease in cell viability. The results obtained allow equating a possible role of GABA in the virulence of M. phaseolina. The second part of this study was to verify the potential antagonist of Trichoderma harzianum T1A and Trichoderma atroviride T17 against M. phaseolina. The results indicate that T. harzianum T1A presents specific properties, such as the production of organic volatile compounds and metabolites, more effective against M. phaseolina, compared to those produced by T. atroviride T17. However, both can be considered as potential biological control agents against M. phaseolina