Professora revela como age o fungo causador da doença do carvão

O que acontece durante a interação da cana-de-açúcar com o fungo causador da doença do “carvão” faz parte dos estudos realizados por um grupo de pesquisa da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq) da USP. Uma das integrantes é a professora do Câmpus Toledo da UTFPR, Patricia Dayane Carvalho Schaker. O foco é entender como se dá a interação entre o fungo Sporisorium scitamineum e a cana-de-açúcar e determinar mecanismos envolvidos na resistência ou vulnerabilidade à doença.

O carvão da cana-de-açúcar é registrado em quase todos os países produtores de cana. Sua origem é registrada em Papua-Nova Guiné, na Oceania. A doença tem aumentado a sua incidência nos últimos anos, principalmente devido à proibição das queimadas para colheita. Quando uma planta suscetível é contaminada com este fungo, ela produz uma estrutura chamada de “chicote” na região de crescimento do colmo, que pode ser de alguns centímetros a mais de um metro. A coloração do chicote inicialmente é prateada, tornando-se preta com o desenvolvimento da doença e a maturação dos esporos presentes nele. “Essa estrutura [chicote] dá o nome de carvão da cana-de-açúcar à doença, pois os esporos do fungo dão aspecto de fuligem e se espalham no campo facilmente pela ação do vento”, explica a professora Patricia.

Os estudos desenvolvidos durante seu doutorado mostram que o fungo é capaz de colonizar a planta hospedeira por meio da produção de diversas enzimas que quebram a parede celular vegetal, e ainda tem potencial de secretar pequenas proteínas, que dentro da célula vegetal atuam como “efetores”, desviando o metabolismo da planta ou suprimindo as respostas de defesa.

Além disso, a professora Patrícia estudou quais mudanças ocorrem no metabolismo da cana-de-açúcar quando ela é infectada pelo fungo. “Desde as primeiras horas de infecção nas plantas, altera-se a expressão de genes relacionados às vias de florescimento. E esse padrão se perpetua até 200 dias após a infecção, quando as plantas já emitiram chicotes. Vários desses genes simplesmente não são expressos em plantas sadias, indicando que a presença do fungo sinaliza para que a planta ative as vias de desenvolvimento floral, o que permitirá, de forma indireta, a sobrevivência do fungo e a sua perpetuação no campo”, explica.

O S. scitamineum se nutre das células vivas do hospedeiro e, apesar de produzir sintomas da doença, a planta sobrevive, porém, com desempenho menor que as plantas sadias. As plantas mais resistentes reagem com uma “explosão” oxidativa, liberando água oxigenada (composto que é tóxico ao fungo) quando percebem a presença do patógeno, além de reduzirem a atividade de enzimas antioxidantes. Essa ação retarda ou prejudica a proliferação de fungos.

Um dos próximos passos do grupo, coordenado pela professora da Esalq/USP, Claudia Barros Monteiro-Vitorello, é a realização de testes em uma planta-modelo, como Arabidopsis thaliana, para compreender como o carvão manipula o metabolismo para emissão do chicote.

Segundo a professora Patricia, através da análise de todos os dados obtidos no projeto, a produção da cana-de-açúcar terá diversas possibilidades de melhoria. “Uma vez que determinamos que a principal resposta da planta suscetível à infecção é a alteração da expressão de genes relacionados ao florescimento, o próximo passo é analisar como é o padrão de expressão desses mesmos genes em variedades resistentes e comparar suas sequências codificantes entre diferentes variedades. O objetivo é obter marcadores genéticos que auxiliem na classificação de novas variedades em relação à resistência ao carvão de forma mais rápida, eficiente, e sem interferências ambientais, já que atualmente a classificação é feita com base na inoculação de plantas e observação do número de chicotes emitidos em uma população, análise que pode levar mais de um ano”, afirma.

“Esses marcadores também poderão ser obtidos a partir da análise das proteínas de cana que atuam como receptoras dos efetores do fungo. Assim, se determinarmos que esses receptores são diferentes em plantas resistentes e susceptíveis podemos utilizá-los na seleção de novas variedades. Outra opção é o teste de produtos que tenham ação inibidora do florescimento em cana, como uma alternativa para o controle da doença”, completa a pesquisadora da UTFPR.