Purification and biochemical characterization of a mycelial glucose- and xylose-stimulated beta-glucosidase from the thermophilic fungus Humicola insolens

A mycelial beta-glucosidase from the thermophilic mold Humicola insolens was purified and biochemically characterized. The enzyme showed carbohydrate content of 21% and apparent molecular mass of 94 kDa, as estimated by gel filtration. Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis analysis showed a single polypeptide band of 55 kDa, suggesting that the native enzyme was a homodimer. Mass spectrometry analysis showed amino acid sequence similarity with a P-glucosidase from Humicola grisea var. thermoidea, with about 22% coverage. Optima of temperature and pH were 60 degrees C and 6.0-6.5, respectively. The enzyme was stable up to I h at 50 degrees C and showed a half-life of approximately 44 min at 55 degrees C. The beta-glucosidase hydrolyzed cellobiose, lactose, p-nitrophenyl-beta-D-glucopyranoside, p-nitrophenyl-beta-D-fucopyranoside, p-nitrophenyl-beta-D-xylopyranoside, p-nitrophenyl-beta-D-galactopyranoside, o-nitrophenyl-beta-D-galactopyranoside, and salicin. Kinetic studies showed that p-nitrophenyl-beta-D-fucopyranoside and cellobiose were the best enzyme substrates. Enzyme activity was stimulated by glucose or xylose at concentrations up to 400 mM, with maximal stimulatory effect (about 2-fold) around 40 mM. The high catalytic efficiency for the natural substrate, good thermal stability, strong stimulation by glucose or xylose, and tolerance to elevated concentrations of these monosaccharides qualify this enzyme for application in the hydrolysis of cellulosic materials. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Production of xylanase by Aspergilli using alternative carbon sources: application of the crude extract on cellulose pulp biobleaching

The ability of xylanolytic enzymes produced by Aspergillus fumigatus RP04 and Aspergillus niveus RP05 to promote the biobleaching of cellulose pulp was investigated. Both fungi grew for 4-5 days in liquid medium at 40A degrees C, under static conditions. Xylanase production was tested using different carbon sources, including some types of xylans. A. fumigatus produced high levels of xylanase on agricultural residues (corncob or wheat bran), whereas A. niveus produced more xylanase on birchwood xylan. The optimum temperature of the xylanases from A. fumigatus and A. niveus was around 60-70A degrees C. The enzymes were stable for 30 min at 60A degrees C, maintaining 95-98% of the initial activity. After 1 h at this temperature, the xylanase from A. niveus still retained 85% of initial activity, while the xylanase from A. fumigatus was only 40% active. The pH optimum of the xylanases was acidic (4.5-5.5). The pH stability for the xylanase from A. fumigatus was higher at pH 6.0-8.0, while the enzyme from A. niveus was more stable at pH 4.5-6.5. Crude enzymatic extracts were used to clarify cellulose pulp and the best result was obtained with the A. niveus preparation, showing kappa efficiency around 39.6% as compared to only 11.7% for that of A. fumigatus.

Phytophthora sojae avirulence genes Avr4 and Avr6 are located in a 24kb, recombination-rich region of genomic DNA

A cross between two different races (race 7 x race 25) of the soybean root and stem rot pathogen Phytophthora sojae was analyzed to characterize the genomic region flanking two cosegregating avirulence genes, Anur4 and Anur6. Both genes cosegregated in the ratio of 82:17 (avirulent:virulent) in an F-2 population, suggestive of a single locus controlling both phenotypes. A chromosome walk was commenced from RAPD marker OPE7.1C, 2.0 cM distant from the Anur4/6 locus. Three overlapping cosmids were isolated which included genetic markers that flank the Anur4/6 locus. The chromosome walk spanned a physical distance of 67 kb which represented a genetic map distance of 22.3cM, an average recombination frequency of 3.0kb/cM and 11.7-fold greater than the predicted average recombination frequency of 35.3 kb/cM for the entire P. sojae genome. Six genes (cDNA clones) expressed from the Anur4/6 genomic region encompassed by the cosmid contig were identified. Single nucleotide polymorphisms and restriction fragment length polymorphisms showed these six genes were closely linked to the Anur4/6 locus. Physical mapping of the cDNA clones within the cosmid contig made it possible to deduce the precise linkage order of the cDNAs. None of the six cDNA clones appear to be candidates for Anur4/6. We conclude that two of these cDNA clones flank a physical region of approximately 24 kb and 4.3 cM that appears to include the Anur4/6 locus. (C) 2003 Elsevier Inc. All rights reserved.

Comparative transcriptomics of rice reveals an ancient pattern of response to microbial colonization.

Glomalean fungi induce and colonize symbiotic tissue called arbuscular mycorrhiza on the roots of most land plants. Other fungi also colonize plants but cause disease not symbiosis. Whole-transcriptome analysis using a custom-designed Affymetrix Gene-Chip and confirmation with real-time RT-PCR revealed 224 genes affected during arbuscular mycorrhizal symbiosis. We compared these transcription profiles with those from rice roots that were colonized by pathogens (Magnaporthe grisea and Fusarium moniliforme). Over 40% of genes showed differential regulation caused by both the symbiotic and at least one of the pathogenic interactions. A set of genes was similarly expressed in all three associations, revealing a conserved response to fungal colonization. The responses that were shared between pathogen and symbiont infection may play a role in compatibility. Likewise, the responses that are different may cause disease. Some of the genes that respond to mycorrhizal colonization may be involved in the uptake of phosphate. Indeed, phosphate addition mimicked the effect of mycorrhiza on 8% of the tested genes. We found that 34% of the mycorrhiza-associated rice genes were also associated with mycorrhiza in dicots, revealing a conserved pattern of response between the two angiosperm classes.

ESPÉCIES DO GÉNERO CURVULARIA (FUNGOS ANAMÓRFICOS: HYPHOMYCETES) NA ILHA DE SANTIAGO, CABO VERDE

Nos estudos sobre a micoflora de muitos ecossistemas os fungos do género Curvularia Boedijn 1933, constituem um dos mais fascinantes grupos, devido à frequência com que são observados especímenes do género e ao elevado número de espécies que são normalmente identificadas. Apesar da maioria dos táxones do género ser conhecida como saprófita em diferentes substratos vegetais e no solo, podendo ainda ser isolada a partir do solo e do ar, muitas espécies são fitopatogénicas, sobretudo em gramíneas e em regiões de clima tropical e subtropical (SIVANESAN 1987). Um pequeno número de espécies pode raramente originar doenças em animais, incluindo humanos, surgindo como agentes de onicomicoses, sinusite alérgica, pneumonia, endocardite e alergia broncopulmonar (CARTER & BOUDREAUX 2004). Descrito com a espécie tipo C. lunata (Wakker) Boedijn, o género Curvularia permitiu acomodar espécies da família Dematiaceae que possuíam conidióforos macronematosos, mononematosos, direitos ou flexuosos, frequentemente geniculados, por vezes nodosos, células conidiogénicas politétricas, integradas, terminais e simpodiais, fragmoconídios solitários, acropleurógenos por proliferação subterminal do conidióforo, oliváceos a castanhos, elipsóides, cilíndricos, obovóides ou piriformes, três ou mais septos transversais, terceira célula ou segunda e terceira distintamente maiores e escuras, muitas vezes desigualmente curvos devido ao alargamento de uma ou duas células centrais, raramente direitos, septos rígidos, hilo truncado ou protuberante (ELLIS 1971). O género actualmente é composto por mais de 40 táxones que se distinguem por diferenças mais ou menos evidentes na morfologia dos conídios, número de septos e aspectos culturais (SIVANESAN 1987, HOSOKAWA et al. 2003, SIVANESAN et al. 2003, ZHANG-MENG & ZHANG 2003, ZHANG-MENG et al. 2004, CHUNG 2005). Algumas espécies possuem teleomorfo conhecido no género Cochliobolus Drechsler 1934, formando ascósporos filiformes paralelos ou frouxamente enrolados em espiral, característica não evidenciada pela espécie tipo do género, C. heterostrophus (Drechsler) Drechsler, teleomorfo de Bipolaris maydis (Nisik. & Miyake) Shoem., na qual os ascósporos se mostram enrolados formando uma espiral fechada. Por isso, teleomorfos dos fungos do género Curvularia são considerados por alguns autores como sendo do género Pseudocochliobolus Tsuda, Ueyama & Nishih. 1978, que é tido como uma sinonímia de Cochliobolus (ALCORN 1983, SIVANESAN 1987). De notar, no entanto, que sendo filogeneticamente próximo do género Bipolaris Shoem. 1959, as suas espécies apresentam semelhanças morfológicas com espécies do género Bipolaris que têm conídios pequenos e direitos e estudos com análise de sequências ITS e com o marcador enzimático gliceraldeído-3-P desidrogenase mostraram que partilham teleomorfo no grupo 2 do género Cochliobolus (BERBEE et al. 1999). A variabilidade morfológica observada nos fungos enquadrados em Curvularia levou a que ao ser criado o género as espécies fossem separadas em três grupos, ‘geniculata’, com a espécie-tipo C. geniculata (Tracy & Earle) Boedijn, ‘lunata’, com a espécie-tipo C. lunata (Tracy & Earle) Boedijn, e ‘maculans’, com a espécie-tipo C. maculans (Bancroft) Boedijn (=C. eragrostidis (Henn.) Mey.), que se diferenciaram pela forma dos conídios e número de septos (CORBETTA 1964). Nos grupos ‘lunata’ e ‘maculans’ ficaram colocadas as espécies com conídios 3-septados e no grupo ‘geniculata’ as espécies que tinham conídios 4- septados ou com maior número de septos. As espécies do grupo ‘lunata’ distinguiram-se das do grupo ‘maculans’ principalmente por apresentarem curvatura mais pronunciada, célula mediana mais volumosa e habitual presença de estroma em cultura. O reconhecimento das características principais do género Curvularia é relativamente fácil, o que permite que seja normalmente possível a identificação ao género de um qualquer espécimen. No entanto, a identificação em espécie é por vezes complicada pelas descrições vagas e ausência de ilustrações em trabalhos mais antigos, inconstância de características morfológicas e biométricas dos esporos, causada por diferentes condições em que ocorre o crescimento, e sobreposição dos valores das medidas apresentadas por diferentes autores (TSUDA & UEYAMA 1982, HOSOKAWA et al. 2003). Contudo, esta situação não impede que a identificação das espécies continue a ser feita numa aproximação fenotípica, com base em características morfológicas e culturais. Recentemente, as espécies C. fallax Boedijn, C. geniculata (Tracy & Earle) Boedijn e C. senegalensis (Speg.) Subram., do grupo ‘geniculata’, que eram aceites como táxones válidos em monografias clássicas do género (ELLIS 1971, SIVANESAN 1987) mostraram-se interférteis (HOSOKAWA et al. 2003), vindo a ser consideradas, com base em características morfológicas e análise de DNA total por RFLP (HOSOKAWA et al. 2003) e na análise da sequência do gene Brn1 (SUN et al. 2003), como espécie única e sinonimizadas com C. geniculata. Sabido que a diversidade dos fungos que ocorrem nos diferentes ecossistemas de Cabo Verde tem sido pouco estudada, iniciou-se um levantamento da micoflora associada a gramíneas, tendo-se obtido uma colecção de Magnaporthe grisea (Hebert) Barr (LIMA & DUCLOS 2001) e de espécies dos géneros Bipolaris, Exserohilum Leonard & Suggs e Curvularia. O presente trabalho tem como objectivo descrever e ilustrar as espécies de Curvularia identificadas na ilha de Santiago e contribuir para o melhor conhecimento do género naquele país. Na bibliografia consultada não foram encontradas referências a fungos do género Curvularia para Cabo Verde.

Aportacion al conocimiento de los hongos del SE de España. IX. Uredinales, Ustilaginales, Tremelales, Auriculariales, Septobasidiales, Dacrimicetales (Basidiomicetes)

Se da cuenta del hallazgo, en el SE de España de 28 especies, pertenecientes a: Uredinales (15, entre las cuales: Gymnosporangium confusum Plow., G. fuscum D. C., G. gracile P a t., Puccinia atropae Mont., P. barbeyi (Roum.) Magn., P. tumida Grev., Uromyces monspessulanus Tranzsch.), Ustilaginales (4), Tremelales (4, con Exidiopsis grisea (Pers.) Bdot. y Maire, E laccata (Bdot. y Galz.) Luck-Allen), Auriculariales (1), Septobasidiales (Septobasidium mariani Bres.) y Dacrimicetales (3, con Calocera palmata (Schum.) F r.).

Hot spots for diversity of Magnaporthe oryzae physiological races in irrigated rice fields in Brazil

The objective of this work was to evaluate the Magnaporthe oryzae pathotype diversity in new commercial irrigated rice fields in the Araguaia River Valley, state of Tocantins, Brazil. The causal agent of rice blast has heavily affected rice production in the region. Despite the efforts of breeding programs, blast resistance breakdown has been recorded shortly after the release of new resistant cultivars developed for the region. Among the causes of resistance breakage is the capacity of the fungus to rapidly develop new pathotypes. A sample of 479 M. oryzae monosporic isolates was obtained and tested using the international rice blast differential set. Isolate collections were made in small areas designed as trap nurseries and in scattered sites in their vicinity. Analysis of 250 M. oryzae isolates from three trap nurseries indicated the presence of 45 international M. oryzae races belonging to seven pathotype groups (IA-IG). In the isolates tested, 61 M. oryzae pathotypes belonging to all but the IH group were detected. The new areas of irrigated rice in the Araguaia River Valley have the highest diversity of M. oryzae pathotypes reported so far in Brazil.

Indução de resistência à brusone em folhas de arroz por isolado avirulento de Magnaporthe oryzae

A resistência a doenças pode ser induzida em plantas tanto por agentes abióticos como por agentes bióticos, por exemplo isolados avirulentos de patógenos. No presente trabalho objetivou-se determinar a concentração de um isolado avirulento (indutor) e o período necessário para induzir resistência em folhas de arroz a um isolado virulento de M. oryzae. Em casa de vegetação, plantas com 18 dias das cultivares Metica-1 e Cica-8 foram pulverizadas com um isolado indutor de resistência, nas concentrações de 0, 10(5), 3x10(5) e 6x10(5) conídios.mL-1 em períodos que antecederam a inoculação do isolado virulento de 24, 48 e 72 horas. A indução da resistência manifestou-se na redução da área foliar afetada e no tipo de lesão. O grau de indução de resistência foi maior na cultivar Metica-1 do que na cultivar Cica-8, em relação a suas respectivas testemunhas. A indução da resistência em Cica-8 foi superior quando o indutor foi aplicado 48 horas antes da aplicação do isolado virulento nas concentrações de 6x10(5) e 3x10(5) conídios.mL-1. Por outro lado, a indução de resistência em Metica-1 foi significativamente maior em todas as concentrações e períodos de aplicações do indutor quando comparados com a testemunha, mas não houve diferença entre os tratamentos de indução.

Evolución el añublo del arroz en dos condiciones de fertilidad nitrogenada

Con el objetivo de evaluar la evolución de la infección producida por Pyricularia oryzae (cooke) Sacc, en la hoja y en la panícula, fueron seleccionados tres genotipos de arroz (Oryza sativa). Los genotipos: El Paso 144 (EP), Don Ignacio (DI) y H 316-1-2-1-1 (H 316) fueron sembrados en condiciones de campo, en la Estación Experimental La Plata, y en dos condiciones de disponibilidad de nitrógeno (testigo o sin nitrógeno y 150 kg N ha-1 en forma de urea). El hongo fue inoculado en la tercera hoja, con una mezcla de razas, a una concentración de 1,2 x 10(5) fragmentos de hifa/ml, incubándose durante 48 horas en cámara húmeda. Fueron evaluados la severidad y tipo de mancha en la hoja y la severidad e incidencia en la panícula. Se realizó el ANOVA, y las diferencias estadísticas fueron analizadas a través del test Tukey (p<0,05). Fueron aplicados modelos Log-lineares para datos no paramétricos. No se observó interacción entre genotipo y fertilización, en las hojas, en los estadios de primer perfilo (M) y diferenciación (D). La fertilización aumentó la severidad en las hojas. El coeficiente de correlación entre el tipo de mancha y el porcentaje de severidad en la hoja fue elevado. Fue observada interacción entre genotipo y fertilización en los valores de severidad en la panícula, los mismos que disminuyeron con la fertilización en los genotipos EP y DI, pero no presentaron diferencias en H 316.

Influência da adubação nitrogenada, época de plantio e aerosporos sobre a severidade da mancha de grãos em arroz de terras altas

A mancha de grãos (MG) ocupa o segundo lugar em importância econômica entre as doenças do arroz. Foi estudada a influência de níveis de adubação nitrogenada, época de plantio e concentração de esporos no ar sobre a severidade da doença no campo. A severidade de MG, na cultivar BRS Bonança, foi avaliada em duas épocas de plantio (30/11/2006 e 21/12/2006) e cinco doses de adubação nitrogenada (0, 30, 60, 120 e 240 kg de N.ha-1) utilizando o delineamento experimental de blocos ao acaso em esquema de parcelas subdivididas com três repetições. O efeito de dose de N sobre a severidade de MG não foi significativo. A correlação entre a severidade de MG e espiguetas vazias foi positiva e significativa. A população de fungos no ar (aerosporos) foi quantificada utilizando armadilhas volumétricas, Rotorod Sampler, desde a emissão até o amadurecimento das panículas. A mancha de grãos aumentou linearmente com tempo (r = 0,98; P < 0,01), o mesmo não ocorreu com o aumento total de fungos que variou de 0,23 a 2,97 esporos/litro de ar/minuto. Os fungos presentes no ar em ordem decrescente de concentração foram Nigrospora sp., Pyricularia oryzae, Pithomyces sp., Alternaria sp., Cercospora sp., Fusarium sp., Curvularia sp. e Bipolaris sp. Estes fungos e Phoma sp. entre outros também foram detectados no teste de sanidade de sementes. A correlação entre a quantidade de esporos de P. oryzae e outros fungos foi linear e positiva (r = 0,80, P < 0,01). O número de esporos aumentou com o aumento da umidade relativa e diminuiu com o aumento da temperatura máxima de maneira exponencial.

Fungos anamorfos decompositores do folhedo de Caesalpinia echinata Lam.

Folhas em decomposição de Caesalpinia echinata Lam. foram coletadas, de janeiro de 2002 a abril de 2004, a maioria no Município de São Paulo, para isolamento de fungos anamorfos que decompõem esse substrato. Para análise dos fungos aplicou-se no folhedo a técnica de lavagem e incubação em câmaras-úmidas. Quarenta e seis táxons foram identificados, 43 pertencentes aos Hyphomycetes e três aos Coelomycetes. Dictyosporium zeylanicum Petch, Gyrothrix grisea Piroz., Sporidesmiumcf. filirostratum Cabello, Cazau & Aramb., S. inflatum (Berk. & Ravenel) M.B. Ellis e S. triangulare Matsush. são registrados pela primeira vez para o Brasil. Para esses táxons são apresentados descrições, ilustrações, comentários e distribuição geográfica mundial.

Sobrevivência de fungos associados ao potencial fisiológico de sementes de triticale (X. triticosecale Wittmack) durante o armazenamento

Sementes de triticale de um lote do cultivar IAC-2, com 85% de germinação e incidência natural de Pyricularia grisae (34.5%), Bipolaris sorokiniana (12%), Fusarium graminearum (15%) e Alternaria alternata (35%), foram armazenadas em câmara fria, a 10 ºC, e em local sem controle das condições do ambiente, por doze meses. O potencial fisiológico foi avaliado em intervalos bimestrais, utilizando-se os testes de germinação, de envelhecimento acelerado, de tetrazólio e de emergência de plântulas no campo; a sobrevivência dos fungos foi avaliada por meio do teste de papel de filtro. As sementes mantiveram o nível de viabilidade e de vigor e a incidência de fungos patogênicos foi pouco alterada no armazenamento a 10 ºC. Em condições de ambiente não controlado, a germinação e a viabilidade das sementes armazenadas decresceram, aumentando a quantidade de sementes mortas devido à maior velocidade de deterioração e a um nível crescente de fungos de armazenamento, principalmente de Penicillium spp. Nestas condições, a incidência dos fungos patogênicos decresceu continuamente até o final do período de armazenamento, atingindo valores muito baixos; porém na época recomendada para a semeadura da cultura no Estado de São Paulo (mês de abril), a sobrevivência destes patógenos ainda comprometia a qualidade sanitária das sementes.

Desenvolvimento de uma estratégia de fusão gênica visando à localização de proteínas em plantas

Uma significativa quantidade de proteínas vegetais apresenta-se compartimentalizada nas diversas estruturas celulares. A sua localização pode conduzir à elucidação do funcionamento dos processos biossintéticos e catabólicos e auxiliar na identificação de genes importantes. A fim de localizar produtos gênicos relacionados à resistência, foi utilizada a fusão de cDNAs de arroz (Oryza sativa L.) ao gene da proteína verde fluorescente (GFP). Os cDNAs foram obtidos a partir de uma biblioteca supressiva subtrativa de genes de arroz durante uma interação incompatível com o fungo Magnaporthe grisea. Estes cDNAs foram fusionados a uma versão intensificada de gfp e usados para transformar 500 plantas de Arabidopsis thaliana. Outras 50 plantas foram transformadas com o mesmo vetor, porém sem a fusão (vetor vazio). Foram obtidas aproximadamente 25.500 sementes oriundas das plantas transformadas com as fusões EGFP::cDNAs e 35.000 sementes das transformadas com o vetor vazio, produzindo, respectivamente, 750 e 800 plantas tolerantes ao herbicida glufosinato de amônio. Após a seleção, segmentos foliares das plantas foram analisados por microscopia de fluorescência, visando o estabelecimento do padrão de localização de EGFP. Foram observadas 18 plantas transformadas com a fusão EGFP::cDNAs e 16 plantas transformadas com o vetor vazio apresentando expressão detectável de GFP. Uma planta transformada com uma fusão EGFP::cDNA apresentou localização diferenciada da fluorescência, notadamente nas células guarda dos estômatos e nos tricomas. Após seqüenciamento do cDNA fusionado, foi verificado que esta planta apresentava uma inserção similar a uma seqüência codificante de uma quinase, uma classe de enzimas envolvidas na transdução de sinais em resposta à infecção por patógenos.

TRATAMENTO DE SEMENTES DE ARROZ, TRIGO, FEIJÃO E SOJA COM UM PRODUTO FORMULADO À BASE DE CÉLULAS E DE METABÓLITOS DE Bacillus subtilis

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Elevated atmospheric CO2 concentration increases rice blast severity

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)