Population Structure and Pathotype Diversity of the Wheat Blast Pathogen Magnaporthe oryzae 25 Years After Its Emergence in Brazil

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Resistance to QoI fungicides Is widespread in brazilian populations of the wheat blast pathogen magnaporthe oryzae

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Predominance of resistance to QoI fungicides in populations of the wheat blast pathogen Magnaporthe oryzae from Brazil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Untersuchungen zur Bedeutung von Histidinkinasen in Magnaporthe oryzae und zum Wirkmechanismus des Fungizids Fludioxonil

Das aus wissenschaftlicher und ökonomischer Sicht wichtigste Pflanzenpathogen M. oryzae entwickelte im Laufe der Evolution konservierte aber auch einzigartige Mechanismen zur Signaltransduktion. Das Erforschen dieser Mechanismen und Prozesse ist essenziell für das Verständnis von Differenzierungsprozessen bei der Pathogen-Wirt-Interaktion.rnIm ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurde der Signalweg zur Osmoregulation, der „High Osmolarity Glycerol“ (HOG)-Signalweg, erstmals anhand physiologischer Experimente in entsprechenden Mutantenstämmen in M. oryzae untersucht. Dabei konnten klare Unter-schiede zum HOG-Signalweg von S. cerevisiae aufgezeigt werden. rnDas in M. oryzae bisher noch nicht beschriebene Gen MoYPD1, welches das Phosphotransferprotein MoYpd1p kodiert, wurde erfolgreich inaktiviert. Diese Inaktivierung ist in S. cerevisiae und vielen anderen Pilzen letal und resultierte bei M. oryzae in einer apathoge¬nen Albinomutante, deren Konidiogenese gestört ist. Insbesondere die Funktion des Phosphotransferproteins MoYpd1p, sowohl im Phosphorelaysystem des HOG-Signal¬wegs als auch im Wirkmechanismus des Fungizids Fludioxonil, konnte eindeutig mittels Y2H- und Western Blot-Analysen nachgewiesen werden.rnEs wurden entscheidende Fortschritte für das Verständnis des Aufbaus und der Funktion des HOG-Signalwegs sowohl als physiologisches Regulationssystem für Umweltreize als auch als Fungizidtarget im Pflanzenschutz erzielt. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Zweikompo-nenten-Hybrid-Histidinkinase (HIK) MoSln1p als Signalsensor für Salzstress und MoHik1p als Signalsensor für Zuckerstress fungiert. Die Beteiligung der Histidinkinasen MoHik5p und MoHik9p als Sensorproteine für Hypoxie im HOG-Signalweg ist durchaus denk¬bar und wurde durch erste Ergebnisse bekräftigt. rnSo konnte der HOG-Signalweg in mehreren Modellen dargestellt werden. Die Modelle der Signalerkennung und –transduktion von osmotischem Stress, von Hypoxie und der Wirkmecha¬nismus von Fludioxonil wurden erstmals in diesem Umfang für M. oryzae ausgearbei¬tet.rnDer zweite Teil dieser Arbeit repräsentiert die erste umfassende Untersuchung aller zehn HIK-codierender Gensequenzen, die im Genom von M. oryzae identifiziert werden konnten. Diese Signalproteine waren bisher noch nicht Gegenstand wissenschaftlicher Studien. Die Untersuchung beginnt mit einer phylogenetischen Einordnung aller untersuchten Proteinsequen¬zen in die verschiedenen Gruppen von Histidinkinasen in Pilzen. Eine ausführli-che phänotypische Charakterisierung aller HIK-codierender Gene folgt und wurde anhand von Mutanten durchgeführt, in denen diese Gene einzeln inaktiviert wurden.rnDie Beteiligung von MoHik5p und MoHik9p als mögliche Sauerstoffsensoren im HOG-Signal-weg konnte dokumentiert werden und die anschließenden Western Blot-Analysen bestätig¬ten erstmals die Aktivierung des HOG-Signalwegs bei hypoxieähnlichen Zuständen.rnDes Weiteren wurden mit MoHik5p und MoHik8p zwei neue Pathogenitätsfaktoren in M. oryzae identifiziert. Die apathogenen Mutantenstämme ΔMohik5 und ΔMohik8 sind in der Konidiogenese gestört und nicht in der Lage Appressorien zu differenzieren. Der Einsatz dieser Proteine als Fungizidtarget im protektiven Pflanzenschutz in der Zukunft ist somit denk-bar.rn

Prospection for genes expressed during wheat - Magnaporthe oryzae interaction.

2013

Fine phenotyping unlocks wheat mechanisms of reaction to Magnaporthe oryzae.

2016

Saprotrophic survival of Magnaporthe oryzae in infested wheat residues.

2016

In vivo sensitivity of wheat Magnaporthe oryzae to fungicides.

2016

Presença da translocação 2NS/2AS em cultivares de trigo e sua relação com a resistência à Magnaporthe oryzae.

2016

Fenotipagem fina da resistência de trigo a Magnaporthe oryzae.

2016

Genetic structure and mating type analysis of the Pyricularia oryzae population causing widespread epidemics in southern Brazil.

Blast is a major disease of rice in Brazil, the largest rice-producing country outside Asia. This study aimed to assess the genetic structure and mating-type frequency in a contemporary Pyricularia oryzae population, which caused widespread epidemics during the 2012/13 season in the Brazilian lowland subtropical region. Symptomatic leaves and panicles were sampled at flooded rice fields in the states of Rio Grande do Sul (RS, 34 fields) and Santa Catarina (SC, 21 fields). The polymorphism at ten simple sequence repeats (SSR or microsatellite) loci and the presence of MAT1-1 or MAT1-2 idiomorphs were assessed in a population comprised of 187 isolates. Only the MAT1-2 idiomorph was found and 162 genotypes were identified by the SSR analysis. A discriminant analysis of principal components (DAPC) of SSR data resolved four genetic groups, which were strongly associated with the cultivar of origin of the isolates. There was high level of genotypic diversity and moderate level of gene diversity regardless whether isolates were grouped in subpopulations based on geographic region, cultivar host or cultivar within region. While regional subpopulations were weakly differentiated, high genetic differentiation was found among subpopulations comprised of isolates from different cultivars. The data suggest that the rice blast pathogen population in southern Brazil is comprised of clonal lineages that are adapting to specific cultivar hosts. Farmers should avoid the use of susceptible cultivars over large areas and breeders should focus at enlarging the genetic basis of new cultivars.

Elevated atmospheric CO2 concentration increases rice blast severity

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Comparative Genome Analysis of Trichophyton rubrum and Related Dermatophytes Reveals Candidate Genes Involved in Infection

The major cause of athlete's foot is Trichophyton rubrum, a dermatophyte or fungal pathogen of human skin. To facilitate molecular analyses of the dermatophytes, we sequenced T. rubrum and four related species, Trichophyton tonsurans, Trichophyton equinum, Microsporum canis, and Microsporum gypseum. These species differ in host range, mating, and disease progression. The dermatophyte genomes are highly colinear yet contain gene family expansions not found in other human-associated fungi. Dermatophyte genomes are enriched for gene families containing the LysM domain, which binds chitin and potentially related carbohydrates. These LysM domains differ in sequence from those in other species in regions of the peptide that could affect substrate binding. The dermatophytes also encode novel sets of fungus-specific kinases with unknown specificity, including nonfunctional pseudokinases, which may inhibit phosphorylation by competing for kinase sites within substrates, acting as allosteric effectors, or acting as scaffolds for signaling. The dermatophytes are also enriched for a large number of enzymes that synthesize secondary metabolites, including dermatophyte-specific genes that could synthesize novel compounds. Finally, dermatophytes are enriched in several classes of proteases that are necessary for fungal growth and nutrient acquisition on keratinized tissues. Despite differences in mating ability, genes involved in mating and meiosis are conserved across species, suggesting the possibility of cryptic mating in species where it has not been previously detected. These genome analyses identify gene families that are important to our understanding of how dermatophytes cause chronic infections, how they interact with epithelial cells, and how they respond to the host immune response. IMPORTANCE Athlete's foot, jock itch, ringworm, and nail infections are common fungal infections, all caused by fungi known as dermatophytes (fungi that infect skin). This report presents the genome sequences of Trichophyton rubrum, the most frequent cause of athlete's foot, as well as four other common dermatophytes. Dermatophyte genomes are enriched for four gene classes that may contribute to the ability of these fungi to cause disease. These include (i) proteases secreted to degrade skin; (ii) kinases, including pseudokinases, that are involved in signaling necessary for adapting to skin; (iii) secondary metabolites, compounds that act as toxins or signals in the interactions between fungus and host; and (iv) a class of proteins (LysM) that appear to bind and mask cell wall components and carbohydrates, thus avoiding the host's immune response to the fungi. These genome sequences provide a strong foundation for future work in understanding how dermatophytes cause disease.

Tipos de lesiones de Piricularia en trigo.

2016