MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃOSECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA

INSTITUTO FEDERAL GOIANO CAMPUS URUTAÍDISCIPLINA DE FITOPATOLOGIA I

Análise genética de populações de Phytophthora infestans dos países europeus nórdicos revela alta variabilidade genética

Apresentador: José Carlos Marra Filho

May Bente BRURBERG, Abdelhameed ELAMEEN, Vinh Hong LE, Ragnhild NÆRSTAD, Arne HERMANSEN,Ari LEHTINEN, Asko HANNUKKALA, Bent NIELSEN, Jens HANSEN, Bjorn ANDERSSON, Jonathan YUEN.FUNGAL BIOLOGY 1 1 5: 3 3 5 - 3 4 2. 2011.

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INTRODUÇÃO

• O Phytophthora infestans é um oomiceto, queanteriormente foi considerado como um fungo;

• Causador da doença conhecida como requeima dabatata, é considerado um dos patógenos de plantasmais devastadores do mundo;

• A requeima da batata levou à fome irlandesa emmeados da década de 40 resultando a morte e odeslocamento de milhões de pessoas;

• Sobrevive na entre safra dos tubérculos da batata.Ela se espalha assexuadamente através de esporos,dispersos por água ou vento;

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INTRODUÇÃO

• P. infestans é diploide e heterotálico com dois tiposde acoplamento conhecidos como A1 e A2;

• A interação entre as hifas do tipo de acasalamentooposto induz a formação de anterídio e oogônio queassocia e forma o oósporo;

• A aparência do tipo de acasalamento A2 poderia, emprincípio, permitir P. infestans para reproduzirsexualmente, apresentando oósporo na fase derepouso estável e a susceptibilidade de aumentar acapacidade de adaptação do organismo;

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INTRODUÇÃO

• Segundo alguns estudiosos, nas últimas décadasnovas cepas tem sido resistentes a fungicidas e apopulação do patógeno na Europa está cada vez maisdiversificada;

• Ao longo dos anos, uma série de marcadores, tantofenotípica e genotípica, têm sido utilizados paraestudar a variação genética do patógeno;

• Foram utilizados em estudos técnicas para observar avariação genética de P. infestans como a sequênciasimples de repetição (SSR);

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OBJETIVOS

• Realizar um grande estudo sobre a diversidadegenética de P. infestans, cobrindo todas as regiõesimportantes de cultivo de batata nos países nórdicos.Usando técnicas baseadas em SSR altamentereprodutível e de alto rendimento para analisar avariação genética em uma grande coleção deisolados recentes, abrangendo mais de quatro paísesda Europa do Norte: Dinamarca, Finlândia, Noruega eSuécia.

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MATERIAIS E MÉTODOS• Recolheu-se 743 isolados de P. infestans

coletados em 320 campos de batatasconvencionais e orgânicas, nos quatropaíses e cultivou-os;

• Foram recolhidos isolados a partir delesões únicas com 10% da área foliarafetada;

• A seleção de isolados em todas as áreasimportantes de cultivos de batata dosquatro países nórdicos, assim comoáreas com uma produção mais extensacomo mostra ao lado:

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MATERIAIS E MÉTODOS

• Cerca da metade (54%) dos isolados selecionadospara a análise genética foram A1;

• Nove regiões polimórficas SSR foram amplificadaspor PCR (Reação em cadeia da polimerase) feitos emestudos anteriores: Pi02, Pi04, Pi16, Pi26, Pi33; 4B,4G, G11, D13;

• Foi marcado com um corante fluorescente umindicador de cada loco;

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RESULTADOS E DISCUSSÃO

• Todos os nove locos SSR testados foram polimórficospara os 200 isolados selecionados de Phytophthorainfestans dos países;

• Considerando que foram detectados sete dos novelocos na maioria dos isolados, a análise SSR nãoconseguiu dar resultados para o loco D13 (31%) e 4G(28%) dos isolados, respectivamente;

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RESULTADOS E DISCUSSÃO

• Foram observadas os cinco alelos em 14 isolados,originários a partir de diferentes regiões da Noruega,o que significa que cada um destes isoladospossuíam pelo menos dois de tais alelos;

• Em particular, uma baixa frequência do alelo no locoG11 foi detectado na Suécia;

• Diferenciação genética medida pelo Fst foi de 0,04.Medidas de pares de distância genética variou 0,025-0,126 (Tabela 3). Pares Fst foram calculados paracada par de países ao longo dos sete locos;

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RESULTADOS E DISCUSSÃO

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a - O índice de Shannon normalizado para todos os locos e mulitilocus genótipos individuais. O número de isolados analisados de cada país édado abaixo de cada nome do país.

b - O índice de Shannon não normalizado para genótipos multilocus em cada país.

c - O índice de Shannon dividido pelo número de genótipos.

d - O genótipo multilocus baseia-se nos sete marcadores Pi02, Pi04, Pi16, Pi26, Pi33, 4B, G11 de 45, 50, 49 e 47 isolados da Dinamarca,Finlândia, Noruega e Suécia, respectivamente.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

• Tabela 3. Matriz de distância genética e diferenciação da população dePhytophthora infestans dos países nórdicos, com base na análise de setelocos polimórficos. Valores abaixo da diagonal são a distância genética deNei. Valores acima da diagonal são estimados valores Fst para cadacomparação par a par de isolados, em amostras colhidas da Noruega,Dinamarca, Finlândia e Suécia.

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RESULTADOS E DISCUSSÃO

• Os resultados mostraram diferenciação baixa entretodos os pares. As análises PCO não indicaramassociação entre a impressão digital SSR (oudiversidade genética) e origem geográfica;

• Usando nove marcadores SSR, incluindo váriosoutros recém-desenvolvidos, detectamos um total de49 alelos nas populações de Phytophthora infestansdos 4 países;

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RESULTADOS E DISCUSSÃO

• A maioria destes alelos foram previamentedetectados noutras populações de P. infestans;

• A distribuição da frequência dos alelos variou poucoentre os países nórdicos e também foi um poucodiferente do que foi observado anteriormente emoutros países;

• Os indivíduos dentro dos países tendem a sergeneticamente diferentes, mas cada país tem omesmo complemento de alelos em frequênciassemelhantes.

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CONCLUSÃO

• Este estudo, realizado com isolados de P. infestanstomadas a partir de diferentes campos no início daepidemia da requeima indica que a população dopatógeno é extremamente diversificada, com 169genótipos multilocos únicas detectadas entre os 191isolados;

• O grande número de genótipos e a distribuição dostipos de acasalamento, suportam a hipótese de que areprodução sexual está contribuindo nomeadamentepara a variação genética de P. infestans nos paísesnórdicos.

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REFERÊNCIAS

Abu-El Samen FM, Secor GA, Gudmestad NC, 2003. Genetic variation among asexual progeny ofPhytophthora infestans detected with RAPD and AFLP markers. Plant Pathology 52: 314e325.

Andersson B, Sandstr€om M, Str€omberg A, 1998. Indications of soil borne inoculum ofPhytophthora infestans. Potato Research 41: 305e310.

Andersson B, Widmark A-K, Yuen JE, Nielsen B, Ravnskov S, Kessel GJT, Evenhuis A, TurkensteenLJ, Hansen JG, Lehtinen A, Hermansen A, Brurberg MB, Nordskog B, 2009.

The role of oospores in the epidemiology of potato late blight. Acta Horticulturae 834: 61e68.

Aylor DE, 2003. Spread of plant disease on a continental scale: role of aerial dispersal ofpathogens. Ecology 84: 1989e1997.

Brurberg MB, Hannukkala A, Hermansen A, 1999. Genetic variability of Phytophthora infestans inNorway and Finland as revealed by mating type and fingerprint probe RG57. MycologicalResearch 103: 1609e1615.

Caten CE, Jinks JL, 1968. Spontaneous variability of single isolates of Phytophthora infestans. I.Cultural variation. Canadian Journal of Botany 46: 329e348.

Chamnanpunt J, Shan WX, Tyler BM, 2001. High frequency mitotic gene conversion in genetichybrids of the oomycete Phytophthora sojae. Proceedings of the National Academy of Sciences ofthe United States of America 98: 14530e14535.

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REFERÊNCIAS

Lebreton L, Andrivon D, 1998. French isolates of Phytophthora infestans from potato and tomatodiffer in phenotype and genotype. European Journal of Plant Pathology 104: 583e594.

Lees AK, Wattier R, Shaw DS, Sullivan L, Williams NA, Cooke DEL, 2006. Novel microsatellitemarkers for the analysis of Phytophthora infestans populations. Plant Pathology 55: 311e319.

Lehtinen A, Hannukkala A, Andersson B, Hermansen A, Le VH, Nærstad R, Brurberg MB, NielsenBJ, Hansen JG, Yuen J, 2008. Phenotypic variation in Nordic populations of Phytophthora infestansin 2003. Plant Pathology 57: 227e234.

Montarry J, Glais I, Corbiere R, Andrivon D, 2008. Adaptation to the most abundant hostgenotype in an agricultural plantepathogen system e potato late blight. Journal of EvolutionaryBiology 21: 1397e1407.

Montarry J, Andrivon D, Glais I, Corbiere R, Mialdea G, Delmotte F, 2010. Microsatellite markersreveal two admixed genetic groups and an ongoing displacement within the French population ofthe invasive plant pathogen Phytophthora infestans. Molecular Ecology 19: 1965e1977.

Nei M, 1978. Estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number ofindividuals. Genetics 89: 583e590.

Romero-Montes G, Lozoya-Salda~na H, Mora-Aguilera G, Fernandez-Pavia S, Gr€unwald NJ, 2008.Environmental and slow epidemics favor oosporulation of Phytophthora infestans Mont. De Bary,on potato leaves in the Toluca Valley, Mexico. American Journal of Potato Research 85: 101e109.

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