Recentemente, cientistas da Academia Chinesa de Ciências resumiram o progresso recente da pesquisa sobre as respostas de defesa de culturas hortícolas a patógenos fúngicos e novas estratégias para regular a indução de resistência de plantas, bem como problemas, desafios e futuras direções de pesquisa.
Fitoquímicos com efeitos antimicrobianos são importantes componentes dos sistemas de defesa das plantas. Dentre esses fitoquímicos, as fitoalexinas são induzidas por fatores externos, enquanto as fitoanticipinas ocorrem naturalmente ou aumentam após a indução. Os fitoquímicos antimicrobianos são classificados de acordo com suas estruturas químicas e são principalmente fenólicos, flavonóides, cumarinas, ligninas, terpenóides, alcalóides, glucosinolatos e estilbenos. Fenólicos e flavonóides são metabólitos secundários que constituem um dos grupos mais comuns e extensos de fitoquímicos. Esses compostos inibem os patógenos induzindo a peroxidação lipídica da membrana, que interrompe a permeabilidade da membrana celular fúngica e a função mitocondrial. Da mesma forma, os terpenóides inibem o crescimento de fungos e também induzem resistência a doenças. Os outros fitoquímicos também apresentam atividade antifúngica de amplo espectro forte e estável, sugerindo que podem ser desenvolvidos como alternativas aos fungicidas químicos.

Quando os patógenos fúngicos penetram as barreiras físicas modificando ou degradando as paredes celulares do hospedeiro, os receptores de reconhecimento de padrões (PRRs) podem reconhecer padrões moleculares associados a danos (DAMPs) conservados de plantas ou padrões moleculares associados a patógenos (PAMPs) de patógenos e ativar a imunidade desencadeada por padrões (PTI). Os patógenos fúngicos podem secretar efetores ou fatores de virulência, que podem ser reconhecidos por proteínas de ligação de nucleotídeos e de repetição rica em leucina (NB-LRR ou NLR) e outras proteínas de resistência de plantas (R). Tal reconhecimento pode resultar em mais imunidade desencadeada por efetores (ETI), que é postulada como uma resposta PTI acelerada e amplificada. Um número variado de genes NB-LRR exibe padrões evolutivos especiais entre as espécies de plantas. Até o momento, apenas alguns genes NB-LRR foram confirmados para funcionar em resposta a patógenos fúngicos. A exploração mais aprofundada de potenciais NB-LRRs e seus mecanismos de ação pode enriquecer substancialmente nosso arsenal para contra-atacar contra patógenos fúngicos.

Para evitar mais invasão de patógenos fúngicos, as plantas desenvolveram uma série de respostas que incluem a resposta de hipersensibilidade (HR), modificação da parede celular, fechamento estomático, deposição de calose, produção de fitoalexinas e degradação de toxinas. Depois que as respostas de defesa locais são induzidas, a sinalização sistêmica pode ativar a resistência em outros tecidos adjacentes. Ambos PTI e ETI podem desencadear a produção e transporte de longa distância de moléculas de sinalização para induzir resistência sistêmica adquirida (SAR) e resistência induzida por herbívoros (HIR). A SAR é mediada principalmente pela sinalização do ácido salicílico (SA) e, em menor grau, pelo ácido N-hidroxipipecólico (NHP). Em contraste com SAR, HIR é modulado por ácido jasmônico (JA) e etileno (ET). Crosstalk entre SA, JA e ET, tanto sinérgicos quanto antagônicos, é comum e crucial para as respostas de defesa contra patógenos fúngicos.

O uso excessivo de fungicidas e agentes antimicrobianos tradicionais aumentou a resistência de patógenos a esses compostos e também ameaça a segurança alimentar e o meio ambiente. Portanto, novas estratégias devem ser desenvolvidas para o controle eficiente de doenças para atender aos requisitos para o desenvolvimento sustentável da agroindústria. Os últimos estudos indicam que a indução de resistência intrínseca em hortaliças por meio de elementos regulatórios é viável e eficiente. A descoberta do tráfico de RNA entre reinos forneceu novas perspectivas para a proteção de cultivos. O fungo necrotrófico B. cinerea pode produzir pequenos RNAs (sRNAs) que funcionam como efetores para suprimir a imunidade do hospedeiro. Por sua vez, as plantas hospedeiras introduzem sRNAs em B. cinerea através de vesículas extracelulares que suprimem a expressão de genes associados à patogenicidade. A superexpressão ou knockdown de sRNAs do hospedeiro transferidos pode promover ou reduzir a resistência do hospedeiro. O RNA de fita dupla ambiental (dsRNA) pode ser absorvido por muitos micróbios eucarióticos com eficiência variável, e a aplicação tópica de dsRNA com alta eficiência de absorção de RNA pode inibir marcadamente os sintomas de doenças das plantas.

O controle translacional do mRNA através da edição de elementos reguladores pode ser outra forma eficiente de induzir resistência em hortaliças. Os quadros de leitura aberta upstream (uORFs) têm papéis regulatórios generalizados na modulação da tradução de mRNA em eucariotos. Além disso, linhas de plantas sem transgenes com características melhoradas são prontamente obtidas com CRISPR/Cas9, o que tem amplas implicações para o melhoramento das culturas. Como os uORFs são encontrados extensivamente em mRNAs eucarióticos, esses elementos reguladores podem ser manipulados para aumentar a resistência de amplo espectro com efeitos adversos mínimos no crescimento normal, promovendo substancialmente o melhoramento genético de culturas hortícolas.

"Devido à importância da doença fúngica na perda pré e pós-colheita de culturas hortícolas, focamos nas interações planta-patógeno e tecnologia de controle. Além disso, o desenvolvimento e aplicação de tecnologias ômicas forneceram grandes conjuntos de dados em vários níveis, que ampliaram ainda mais insights sobre as respostas de defesa contra patógenos fúngicos", disse o Prof. Tian. O artigo de revisão também examinou as limitações de estudos anteriores e propôs direções de pesquisas futuras para o melhoramento genético da resistência em culturas hortícolas.

A pesquisa foi publicada em Pesquisa de Horticultura .