PLANTE TOLERANTE SI REZISTENTE LA FUNGI

1.Bolile plantelor- definitie. Plantele sunt gazde pentru o vasta gama de agenti patogeni ca, fungi, bacterii,

virusuri si nematozi, responsabili pentru diferite boli infectioase si semnificative pierderide productie in intreaga lume, ca rezultat al infectiei in timpul cresterii acestora si aldistrugerii recoltelor. In sensul cel mai larg, boala unei plante este definita prin tot ceea cedauneaza sanatatii acesteia. Mai comun, boala in cazul unei plante se refera la “boalabiotica “si este determinata de efectele adverse ale patogenilor infectiosi, care semultiplica pe suprafata sau in interiorul unei plante, avand potentialul de a se extinde si laalte plante. Patogenul plantei poate deteriora orice parte a acesteia determinanddefolierea, cloroza, oprirea cresterii, incetarea fotosintezei, leziuni, distorsiuni, necroze simoartea plantei.Toate aceste simptome, in cele din urma duc la pierderea recoltei laspeciile valoroase comercial, fapt pentru care bolile plantelor aflate in continua crestere,constituie o amenintare majora pentru stocurile de hrana destinate oamenilor sianimalelor. 2. Agenti patogeni si patogeneza plantelor.

Mana cartofului este pentru intreaga lume una dintre cele mai distructuive boli aleplantelor de cultura, cauzand culturii cartofului, pierderi de bilioane de dolari in fiecare an.Patogenul care o provoaca este Phytophthora infestans, determinand in primul randboala foliajului si a fructelor, la o serie de specii din Solanaceae , indeosebi la cartof sitomate.

Micotoxinele si patogeneza plantelor. Micotoxinele sunt metaboliti fungici, toxici,care deseori se gasesc in produsele agricole cauzand probleme de sanatatevertebratelor. Astfel de micotoxine sunt trichotecenele - sesquiterpene epoxidate produsede specii de Fusarium,Trichothecium si Myrothecium si care actioneaza ca potentialiinhibitori ai sintezelor proteice la eucariote. Printre speciile de Fusarium care produc astfelde trichotecene ce ataca o gama larga de specii de plante, sunt incluse: F. acuminatum,F. crookwellense, F. culmorum, F. equiseti, F.graminearum, F. lateritium, F. poae, F.sambucinum si F. sporotrichioides. Micotoxinele joaca un rol in manifestarea bolii, iarreducerea toxicitatii lor poate preveni sau reduce boala in planta, in special in seminte,atunci cand planta este o cereala. In fermele de animale dar si pentru om, atatmicotoxicozele acute cat si cele cronice sunt asociate consumului de grau, secara, orz,orez si porumb, contaminate cu specii de Fusarium care produc micotoxine trichothecene.Exista de asemenea o asociere intre anumite boli epidemice si consumul de seminteinfectate cu specii de Fusarium, care produc trichothecene. 3.Mecanisme de aparare specifice plantelor.

Plantele au dezvoltat mecanisme naturale de aparare pentru asigurarea protectieiimpotriva invaziei patogenilor. Mecanismele naturale de baza impotriva fungilor, deseorinu exista sau frecvent sunt insuficiente, iar introducerea genelor straine provenite de la alteplante, animale sau din surse microbiene, poate creste apararea lor. Mecanismelenaturale de aparare includ, bariere fizice si raspunsuri induse la atacul patogenilor siimplica molecule de semnalizare sistemice, ce mobilizeaza mecanisme endogene deaparare ale plantelor. La speciile de plante oxigen active (AOS), semnalele in forma deexplozie oxidativa au capacitatea sa actioneze ca evenimente de semnalizare, conducandla raspunsuri specifice, cum ar fi, pierderile de oxigen, inducerea inchiderii celulelor de

protectie -ABA si cresterea perilor radiculari. Una dintre genele ce induc semnalul oxidativsi care actioneaza la plantele AOS, in sensul medierii acestor raspunsuri, este ser/thrkinaza, numita OXI pentru kinaza. Semnalizarea in plante AOS poate avea loc printrealtele, ca raspuns la atacul patogenilor. 4.Metode de combatere a patogenilor prin tratamente cu fungicide.Interactiunea dintre fungi si plante consta in mecanisme foarte complexe iarmanagementul bolilor fungice este deosebit de costisitor. Exista variate metode decombatere a fungilor, dar tipica este folosirea fungicidelor, molecule organice care sepulverizeaza pe cultura, se aplica odata cu udarea plantelor sau se incorporeaza in sol.Aceasta este cea mai practicata metoda de reducere a pagubelor prin folosirea unoragenti chimici variati, care distrug sau atenueaza actiunea respectivilor patogeni. Dinpacate, multi agenti patogeni dezvolta rezistenta la asemenea chimicale iar multi dintreei nu sunt susceptibili la control prin mijloace chimice. Spre exemplu, mana cartofului estecel mai mult controlata prin aplicarea frecventa a fungicidelor care si-au pierdut insaeficienta, prin selectia de izolate rezistente la fungicide. In plus, multi dintre agentii chimicifolositi sunt toxine cu spectru larg care pot cauza mediului distrugeri serioase si au efecttoxic pentru oameni si animale. 5.Crearea unor genotipuri noi de plante, tolerante sau rezistente la fungi, prinameliorare si/sau transformare genetica, reprezinta o cale mai eficienta de protectiea plantelor impotriva atacului fungilor, prin aceea ca plantele au rezistenta endogena.O planta gazda este rezistenta daca are capacitatea de a inhiba sau intarzia crestereafungului si aparitia simptomelor infectiei fungice sau inhiba parcurgerea ciclului de viataal fungului incluzand si diseminarea acestuia. Pentru amelioratorii plantelor sunt totusilimitate sursele privind genele de rezistenta impotriva fungilor. De aceea, mai recent,pentru combaterea patogenilor plantelor au fost folosite tehnicile de inginerie genetica.In anumite circumstante, amelioratorii si biologii din domeniul molecular au realizat cusucces inducerea rezistentei plantelor fata de anumiti fungi, existand problemedeterminate numai de un patogen tinta sau de un numar mic de patogeni, relativ apropiati.Au fost descoperite un numar mare de polipeptide naturale (peptide) cu vaste activitatiantimicrobiene. Dar, exista o nevoie continua privind identificarea de agentiantimicrobieni naturali, cum sunt proteinele, care pot fi formate de catre celulele plantelordirect prin translatia unei singure gene. 5.1. Strategii”in vitro”privind manipularea tolerantei sau rezistentei plantelor lafungi. Tehnologiile ingineriei genetice detin un mare potential in scopul cresterii recoltelor,odata cu reducerea inputurilor chimice si sunt folosite pentru a intensifica abilitateanaturala a plantelor de a tolera sau a rezista la atacul patogenilor. Manipularea “in vitro”si atingerea acestui caracter valoros al tolerantei sau rezistentei se face prin : a) modificarea expresiei unor molecule regulatoare, critice, adesea conservateprintre diverse specii de plante. Moleculele regulatoare sunt proteine-factori detranscriptie, care determina cresterea (induc) sau descresterea (intarzie) ratei detranscriptie a unei gene particulare sau a unor seturi de gene. Proteinele moduleazaprocesele celulare, care in timpul ciclului de viata al organismulu, in diferite stadii dedezvoltare, in diferite tesuturi si tipuri de celule, determina nivele diferentiate de expresiea genei, ca reactie la diferiti stimuli exogeni si endogeni. Factori de transcriptie sunt deexemplu, G28, G3430, domeniul ERF de la tomate continand proteinele Pti4, AtEFRI ,Pti5 si Pti6, cu implicatii privind rezistenta genei PTO de la tomate. Plantele transgeniceprin transformare cuprind proprietati noi si / sau proprietati valoroase comercial, incluzandsi un spectru larg de rezistenta la fungii patogeni.

b) ARN inhibitor(ARNi), un mijloc important pentru silentierea genelor la multeeucariote. La plante, genele de silentiere post-transcriptionala (PTGS) cunoscute co-supresoare, se raporteaza tot la ARNi. c) enzime multifunctionale ca, germacrene-D sintaza, gamma-muurolene, delta-sigamma-cadinene si cantitati minore din alte sesquiterpene. Acestea suntsesquiterpene hidrocarbonice ciclice, constitutive sau induse intr-o gama mare in speciilede plante, fiind folosite ca agenti antifungici si la obtinerea unor produsi valorosi pentruarome si gust sau ca produsi atractanti/inhibitori pentru insecte. d) agmatinecumaroiltransferaza(ACT), care catalizeaza prima faza a biosintezeiderivatilor antimicrobieni ai hidroxicinnamoilagmatinei. Plantele transgenice suntrezistente la patogeni cand activitatea ACTeste crescuta si /sau cand este alterataactivitatea ACT este indusa modificarea compozitiei peretelui celular. e) glucoza, care poate fi oxidata de piranozo 2-oxidaza (P20) pentru a forma glucozan(D-arabino-hexos-2-uloza), care poate fi convertit la cortalcerone de piranozandehidrataza (PD). P20 si PD au fost purificate din fungi iar P20 a fost clonat. f) proteine antifungice izolate intr-o mare varietate, atat din animale cat si din plante.Astfel de proteine confera rezistenta castanului din Europa la fungul patogen Phytophtoracinnamomi, iar porumbului transgenic rezistenta la daunatori . g) proteine legate de patogeneza (PRPs). In cazul plantelor transgenice, se referaindeosebi la expresia secventelor de ADN constitutive care codifica sinteza respectivelorproteine. Proteinele (PRPs) sunt proteine induse de infectia cu un patogen, cum estePhytophtora parasitica sau Peronospora tabacina. Proteinele respective au fostidentificate in multe specii de plante, carora le confera un raspuns de aparare la infectiapatogenului. Printre ele sunt incluse proteinele, SAR8.2a si SARB.2b, formele acida sibazica ale proteinelor de la tutun, PR-1a, PR-1b, PR-1c, PR- 1 min, PR-2, PR-N, PR-O,PR-O min, PR-P, PR-Q, PR-S si PR-R, chitinaza care este perechea de baza a PR-P sauPR-Q si beta -1,3 -glucanaza care este perechea de baza a PR-2, PR-N sau PR-Oprecum si chitinaza de la castraveti indusa de patogen. h) anticorpi modificati genetic.Prin expresia anticorpilor(Ab), a recombinantilor acestora (rAbs), a fragmentelor rAb saua celor fuzionati sunt inactivati patogenii si proteinele patogene. Anticorpii blocheazastadiile ciclului de viata al fungului, replicarea si diseminarea acestuia in cadrul plantei siinfectia fungica. Rezistenta bazata pe anticorpi poate crea plante rezistente la patogeni. i) biopesticide, ca o alternativa specifica plantelor, de a produce pesticide. Suntavantajoase pesticidele de natura proteica, deoarece prin tehnologia ADN recombinant,ele pot fi exprimate in plante fara a fi nevoie de enzime specifice sau de substraturi sipentru faptul ca, acestea fiind prezente in mediu pentru scurt timp, sunt mai putindaunatoare pentru acesta. Totusi, aceste biopesticide controleaza atacul patogenic ingeneral si foarte putine dintre ele sunt eficiente. k) organisme de control biologic(‘’biocontrol’‘) care sunt competitori sau inhibitoriai organismelor daunatoare. Totusi, este dificil de aplicat biocontrolul pe arii largi si chiarmai dificil de a determina retinerea organismele vii in aria tratata, pentru o perioadaextinsa de timp.Cele prezentate sunt rezultatul studiului cu privire la toleranta si rezistenta plantelor laatacul fungilor patogeni, efectuat pe baza a 14 documente identificate in literatura debrevete.