PCR amplification and sequence analyses of reverse transcriptase-like genes in Crinipellis perniciosa isolates

Reverse transcriptase (RT) sequence analysis is an important technique used to detect the presence of transposable elements in a genome. Putative RT sequences were analyzed in the genome of the pathogenic fungus C. perniciosa, the causal agent of witches' broom disease of cocoa. A 394 bp fragment was amplified from genomic DNA of different isolates of C. perniciosa belonging to C-, L-, and S-biotypes and collected from various geographical areas. The cleavage of PCR products with restriction enzymes and the sequencing of various RT fragments indicated the presence of several sequences showing transition events (G:C to A:T). Southern blot analysis revealed high copy numbers of RT signals, forming different patterns among C-, S-, and L-biotype isolates. Sequence comparisons of the predicted RT peptide indicate a close relationship with the RT protein from thegypsy family of LTR-retrotransposons. The possible role of these retrotransposons in generating genetic variability in the homothallic C. perniciosa is discussed.

Searching for Moniliophthora perniciosa pathogenicity genes

The basidiomycete Moniliophthora perniciosa is the causal agent of witches` broom disease of Theobroma cacao (cacao). Pathogenesis mechanisms of this hemibiotrophic fungus are largely unknown. An approach to identify putative pathogenicity genes is searching for sequences induced in mycelia grown under in vitro conditions. Using this approach, genes from M. perniciosa induced under limiting nitrogen and light were identified from a cDNA library enriched by suppression subtractive hybridization as potential putative pathogenicity genes. From the 159 identified unique sequences, 59 were annotated and classified by gene ontology. Two sequences were categorized as ""Defence genes, Virulence, and Cell response"" presumably coding for allergenic proteins, whose homologues from other fungi are inducers of animal or plant defences. Differential gene expression was evaluated by quantitative amplification of reversed transcripts (RT-qPCR) of the putative identified genes coding for the two allergenic proteins (Aspf13 and 88KD), and for the enzymes Arylsulfatase (AS); Aryl-Alcohol Oxidase; Aldo-Keto Reductase (AK); Cytochrome P450 (P450); Phenylalanine Ammonia-Lyase; and Peroxidase from mycelia grown under contrasting N concentrations. All genes were validated for differential expression, except for the putative Peroxidase. The same eight genes were analysed for expression in susceptible plants inoculated with M. perniciosa, and six were induced during the early asymptomatic stage of the disease. In infected host tissues, transcripts of 88KD and AS were found more abundant at the biotrophic phase, while those from Aspf13, AK, PAL, and P450 accumulated at the necrotrophic phase, enabling to suggest that mycelia transition from biotrophic to necrotrophic might occur earlier than currently considered. These sequences appeared to be virulence life-style genes, which encode factors or enzymes that enable invasion, colonization or intracellular survival, or manipulate host factors to benefit the pathogen`s own survival in the hostile environment. (C) 2010 The British Mycological Society. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Novel sources of witches` broom resistance (causal agent Moniliophthora perniciosa) from natural populations of Theobroma cacao from the Brazilian Amazon

Witches` broom is a severe disease of Theobroma cacao L. (cacao), caused by the basidiomycete Moniliophthora perniciosa. The use of resistant cultivars is the ultimate method of control, but there are limited sources of resistance. Further, resistance from the most widely used source (`Scavina 6`) has been overcome after a few years of deployment. New sources of resistance have been intensively searched for in the Amazon basin. Here, we evaluated for witches` broom resistance, cacao accessions from various natural cacao populations originally collected in the Brazilian Amazon. Resistance of 43 families was evaluated under nursery and/or field conditions by artificial or natural infection, respectively, based on disease incidence. Screening for resistance by artificial inoculation under nursery conditions appeared to be efficient in identifying these novel resistance sources, confirmed by natural field evaluation over a nine-year period. The increase in natural field infection of `Scavina 6` was clearly demonstrated. Among the evaluated families with the least witches` broom incidence, there were accessions originally collected from distinct river basins, including the Jamari river (`CAB 0371`; `CAB 0388`; `CAB 0392`; and `CAB 0410`); Acre (`CAB 0169`); Javari (`CAB 0352`); Solimes (`CAB 0270`); and from the Purus river basin, the two most outstanding resistant accessions, `CAB 0208` and `CAB 0214`. The large genetic diversity found in cacao populations occurring at river basins from Acre and Amazonas states, Brazil, increased the chance that the selected resistant accessions would be genetically more dissimilar, and represent distinct sources of resistance to M. perniciosa from `Scavina 6`.

Suscetibilidade do cupuaçuzeiro e outras espécies vegetais a isolados de Crinipellis perniciosa obtidos de quatro hospedeiros diferentes no sul da Bahia

Visando avaliar as interações de suscetibilidade do cupuaçu (Theobroma grandiflorum) e de outros hospedeiros ao fungo Crinipellis perniciosa, plântulas de cupuaçu , cacau (Theobroma cacao), cacau-do-peru (Theobroma bicolor) e jurubeba (Solanum paniculatum), com idade entre seis a oito semanas, foram inoculadas com basidiósporos provenientes de vassouras secas e/ou frutos infetados destes hospedeiros coletados no sul da Bahia. As inoculações foram feitas depositando-se uma gota de 20 µl da suspensão de 5,0 x 10(5) basidiósporos/ml de C. perniciosa, obtidos de cada um dos hospedeiros, na gema apical e no hipocótilo (cupuaçu) de cada muda. Após a inoculação as plântulas permaneceram por 24 h em câmara climatizada, com temperatura em torno de 25 ºC e aproximadamente 100% de umidade. Realizou-se a avaliação final dos sintomas 60 dias após a inoculação. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com 20 tratamentos e quatro repetições de dez plantas. O cacau e o cacau-do-peru foram suscetíveis ao inóculo obtido dos quatro hospedeiros. A jurubeba apresentou reações de suscetibilidade somente aos inóculos dela própria e de cacau. O cupuaçu apresentou sintomas quando inoculado com basidiósporos obtidos dele próprio, de cacau e de cacau-do-peru. O inóculo proveniente de cacau foi o mais infetivo a todos os hospedeiros.

Componentes fenólicos e enzimas oxidativas em clones de Theobroma cacao resistentes e suscetíveis a Crinipellis perniciosa

Os níveis de fenóis solúveis totais e a atividade das enzimas oxidativas polifenoloxidases e peroxidases foram estudados em tecidos foliares sadios dos clones de cacaueiro (Theobroma cacao) SCA 6, TSH 1188, TSH 565, TSH 516, EET 397, EET 62, TSA 641, SIAL 505, RIM 106, RIM 52, SIC 24 e UF 613, com o objetivo de estudar possível(is) mecanismo(s) de resistência de cacaueiro a Crinipellis perniciosa. Os níveis de fenóis solúveis totais foram mais elevados em clones de cacaueiro com resistência a C. perniciosa, e podem estar contribuindo na resposta de defesa contra o patógeno. A atividade de polifenoloxidases foi menor nos clones resistentes do que nos clones suscetíveis. A atividade de peroxidases em folhas maduras foi menor nos clones resistentes, mas em folhas jovens não foi possível estabelecer uma relação da atividade de peroxidase com os clones resistentes. Os níveis de fenóis e a atividade das enzimas oxidativas correlacionaram-se de forma inversa na maioria dos clones estudados, o que pode indicar uma inibição das enzimas peroxidases e polifenoloxidases pelos compostos fenólicos.

Produção de micélio de Crinipellis perniciosa em quatro meios de cultura, visando extração de DNA

A produção de massa micelial é o primeiro passo para obter amostras de DNA de qualidade e quantidade suficiente para análises moleculares. Neste trabalho, objetivou-se analisar a quantidade e a qualidade do DNA de Crinipellis perniciosa extraído a partir de massa micelial obtida em quatro meios de cultura. Foi avaliado o peso de micélio liofilizado produzido nos seguintes meios de cultura: 1. extrato de levedura (2,5%); 2. extrato de malte (2,5%); 3. BD (batata 20% e dextrose 2%) e 4. extrato de malte + BD (50% de cada meio). O crescimento micelial foi iniciado a partir de um disco de micélio colocado no centro de placas de Petri de 90 mm contendo o meio testado e mantidas a 25 ºC e fotoperíodo de 12 h, por dez dias. Foi utilizado o DIC com dez repetições. O micélio produzido foi liofilizado e o DNA extraído utilizando-se o método do SDS com a desproteinização feita com ou sem fenol. A pureza do DNA baseada na relação A260/A280 e a integridade em gel de agarose 0,8% foram analisadas. A quantidade de micélio produzida nos meios de cultura 1 e 4 foi maior do que nos meios 2 e 3. O DNA extraído a partir de micélio produzido nos meios 2 e 3 apresentou maior integridade, obtendo-se produtos de amplificação mais nítidos. A desproteinização com fenol possibilitou a extração de DNA mais puro. Porém, DNA de ótima qualidade e em quantidade suficiente pode ser extraído a partir de micélio produzido em meios baratos como o BD, sem a necessidade da desproteinização com fenol.

Produção de enzimas extracelulares por Crinipellis perniciosa

Isolados de Crinipellis perniciosa, obtidos a partir de cacaueiro (Theobromae cacao), cupuaçuzeiro (T. grandiflorum) e solanáceas silvestres foram testados quanto à capacidade de produzirem enzimas extracelulares que degradam celulose, amido, lipídios e lignina. A produção de todas as enzimas foi determinada em meios sólidos e representada por uma estimativa, baseada na intensidade de cor, ou pela avaliação do diâmetro dos halos formado nos meios. Foi detectada variabilidade entre os isolados na capacidade de produzir enzimas celulolíticas, amilases, lipases, polifenol-oxidases, peroxidases e esterases. Quanto às enzimas proteolíticas, todos os isolados apresentaram alto nível de atividade, não sendo observada diferença no comportamento entre eles. Por outro lado, nenhum dos isolados produziu pectinase, urease e fosfatase-ácida. Os papéis das enzimas líticas produzidas pelos isolados de C. perniciosa na patogênese e na produção de basidiomas são discutidos

Produção de soros policlonais com alta afinidade contra o biotipo 'C' e o biotipo 'S' de Crinipellis perniciosa

A obtenção de soros policlonais contra fitopatógenos tem por finalidade a elaboração de imunoensaios que permitam identificar e caracterizar os mesmos com rapidez e a custos baixos. Soros policlonais foram produzidos contra extratos das hifas de isolados de Crinipellis perniciosa, agente causal da vassoura-de-bruxa, coletados de cacaueiro (Theobroma cacao) nos estados do Pará e Bahia para identificação e caracterização de isolados de diversas regiões e hospedeiros. O soro denominado de 1 foi produzido a partir do isolado ESJOH-1 (originário do Pará), e o soro 2 foi produzido com o isolado CP-85 (originário da Bahia). Não houve reação cruzada dos soros contra extratos protéicos das espécies Alternaria solani, Marasmius sp., Oudemansiella canarii e Verticillium fungicola. Os soros apresentaram reação cruzada de alta afinidade com extratos de Moniliophthora roreri e de baixa a média afinidade com Marasmius cladophyllus. A caracterização dos isolados foi feita com amostras do biotipo-C coletados no Amazonas, Bahia, Mato Grosso, Rondônia e Pará. As reações sorológicas dos dois soros não permitiram diferenciar os isolados do Pará e da Bahia, contra os quais foram produzidos, e também não reagiram diferencialmente com isolados de outros estados. O reconhecimento dos antígenos entre os soros foi variável, pois o soro 1 e soro 2 apresentaram reação sorológica diferenciada para alguns isolados. Os soros produzidos apresentaram alta afinidade contra isolados dos biotipos-C e S, independente de sua origem geográfica, podendo ser usados para identificação.

Curvas de progresso e gradientes da vassoura-de-bruxa (Crinipellis perniciosa) em cacaueiros enxertados em Uruçuca, Bahia

A vassoura-de-bruxa tornou-se a mais importante doença do cacaueiro no Brasil desde a sua constatação no Estado da Bahia em 1989. O presente trabalho teve por objetivo estudar a curva de progresso e o gradiente da vassoura-de-bruxa, em plantio clonal, nas condições do sudeste da Bahia. O experimento foi conduzido em Uruçuca, BA, em área contendo cacaueiros enxertados com 16 genótipos diferentes e idade aproximada de três anos após a enxertia, no período de setembro de 2001 a julho de 2002. Mensalmente, foram quantificados os ramos e os frutos com sintoma da doença em três tratamentos: (1) poda fitossanitária semestral, (2) poda fitossanitária mensal e (3) poda fitossanitária mensal aliada à aplicação de fungicida mensal. O fungicida utilizado foi o óxido cuproso na dose de 3g do i.a./planta/aplicação. A fonte de inóculo utilizada foi um plantio adjacente com alta incidência da doença. Na análise temporal, foram ajustadas curvas de crescimento e calculados os coeficientes de determinação e as taxas de progresso da incidência. Houve bom ajuste dos dados de progresso da doença em vassouras vegetativas e em frutos ao modelo monomolecular. A incidência final de doença em vassouras vegetativas e em frutos no tratamento com poda fitossanitária e fungicida foi aproximadamente cinco vezes menor do que nos outros tratamentos. Na análise espacial, os resultados não evidenciaram a presença de gradiente de doença. Com base nos resultados ficou evidenciado que a integração dos métodos cultural, químico e genético resultou em menor taxa de progresso da doença e mais baixa incidência final.

Atividade antifúngica de óleos essenciais de espécies de Piper sobre Crinipellis perniciosa, Phytophthora palmivora e Phytophthora capsici

Avaliou-se in vitro, a atividade fungitóxica do óleo essencial em diferentes concentrações extraído de 10 espécies de Piper coletadas na região Amazônica, sobre o crescimento micelial e a germinação de basidiósporos de Crinipellis perniciosa e sobre o crescimento micelial de Phytophthora palmivora e P. capsici. Os óleos mais efetivos que inibiram em 100% o crescimento dos três fungos foram os de P. callosum, P. marginatum var. anisatum e P. enckea, nas concentrações de 0,75µL/mL e 1µL/mL. Quanto à germinação de basidiósporos de C. perniciosa, o óleo de P. dilatatum foi o mais eficiente a 0,4µL/mL seguido pelos óleos de P. callosum e P. marginatum var. anisatum a 0,5µL/mL.

Estrutura genética de populações de Crinipellis perniciosa e Moniliophthora roreri utilizando marcadores RAPD e SSR

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Genetic diversity of polysporic isolates of Moniliophthora perniciosa (Tricholomataceae)

The causal agent of witches' broom disease, Moniliophthora perniciosa is a hemibiotrophic and endemic fungus of the Amazon basin and the most important cocoa disease in Brazil. The purpose of this study was to analyze the genetic diversity of polysporic isolates of M. perniciosa to evaluate the adaptation of the pathogen from different Brazilian regions and its association with different hosts. Polysporic isolates obtained previously in potato dextrose agar cultures of M. perniciosa from different Brazilian states and different hosts (Theobroma cacao, Solanum cernuum, S. paniculatum, S. lycocarpum, Solanum sp, and others) were analyzed by somatic compatibility grouping where the mycelium interactions were distinguished after 4-8 weeks of confrontation between the different isolates of M. perniciosa based on the precipitation line in the transition zone and by protein electrophoresis through SDS-PAGE. The diversity of polysporic isolates of M. perniciosa was grouped according to geographic proximity and respective hosts. The great genetic diversity of M. perniciosa strains from different Brazilian states and hosts favored adaptation in unusual environments and dissemination at long distances generating new biotypes.

Micronutrient contents in healthy and Crinipellis perniciosa infected tissues of Theobroma grandiflorum.

Micronutrient contents in leaf and branch tissues of cupuassu plants (Theobroma grand iflorum) infected by Crinipellis perniciosa, the causal agent of witches' broom disease, were determined to support further studies on the effect of nutritional status in the disease progress. Lower contents of boron and manganese and higher content of copper were found in infected leaf tissues. There was not any statistical difference in the copper content of branch tissues, even though higher copper content was found in healthy branches than in healthy leaf tissues. No changes in contents of iron and zinc in healthy of infected tissues were detected.

Endophytic and pathogenic isolates of the cacao fungal pathogen Moniliophthora perniciosa (Tricholomataceae) are indistinguishable based on genetic and physiological analysis

We evaluated the genetic and physiological variability of Moniliophthora perniciosa obtained from healthy and diseased branches of cacao (Theobroma cacao) plants. The diversity of the isolates was evaluated by RAPD technique and by studies of virulence and exoenzyme production. The genetic variability of endophytic and pathogenic M. perniciosa was evaluated in association with pathogenicity assays. RAPD analysis showed eight genetic groups, which were not related to plant disease status (healthy versus diseased branches). Isolates from cacao were included in three groups, excluding isolates from other host plants. Pathogenicity and enzyme analysis showed that the virulence of the isolates is not related to exoenzyme production. This is the first evidence that M. perniciosa colonizes healthy parenchymatic tissues, showing that endophytic behavior may occur in this species.