Smut de porumb

Smutul de porumb  este o boală a plantelor cauzată de ciuperca patogenă Ustilago maydis care afectează porumbul și teosintul . Formează fiere pe toate organele supraterane ale plantei. Această ciupercă este comestibilă, în Mexic este o delicatesă, folosită de obicei ca umplutură în quesadillas și alte feluri de mâncare tortilla , precum și în supe.

Caracteristici

Ciuperca infectează toate organele plantei, invadând ouăle gazdei sale. Infecția face ca semințele să se umfle, formând bile asemănătoare unei tumori , care seamănă superficial cu corpul fructifer al unei ciuperci. Aceste fiere sunt compuse din celule hipertrofiate ale plantei infectate, precum și hife fungice și spori albastru-negri . După moartea celulelor vegetale, sporii întunecați dau urechilor un aspect ars, de unde și numele latin ustilare (a arde).

Biologie

Ciclul de viață

Când este cultivată în laborator pe medii nutritive simple, se comportă ca drojdia de brutărie, producând celule unice numite sporidii. Aceste celule se înmulțesc prin înmugurire din celulele fiice. Când două sporidi compatibile se întâlnesc pe suprafața unei plante, ele trec la un mod diferit de creștere. Pe suprafața plantei, se îmbină și formează o hife care crește în plantă. Hifele care cresc în plantă sunt dicariote; au doi nuclei haploizi pe segment de hifal. Pentru a intra în faza dicariotă, ciuperca trebuie să infecteze planta; această stare nu poate fi creată sau menținută în laborator.

Creșterea ciupercii în interiorul plantei are ca rezultat simptome precum cloroza , producția de antociani , întârzierea creșterii și apariția unor tumori care ascund teliosporii în curs de dezvoltare .

Sporii maturi sunt eliberați din tumori și răspândiți de ploaie și vânt. În condiții favorabile, se formează un metabazidium , în care apare meioza. Nucleii haploizi rezultați sunt transformați în celule individuale alungite. Aceste celule se desprind de metabazidium pentru a deveni sporidi, completând astfel ciclul de viață.

Conflict între gazdă și agent patogen

Plantele au o apărare eficientă împotriva microbilor patogeni. Reacția rapidă de apărare a plantelor după un atac al microorganismelor patogene este o explozie oxidativă , care provoacă formarea de specii reactive de oxigen la locul unei tentative de invazie. Ca agent patogen, smut poate răspunde la o astfel de explozie oxidativă cu un răspuns la stres oxidativ reglat de gena YAP1. Acest răspuns protejează ciuperca de atacul gazdei. În plus, smut are un sistem bine stabilit de reparare a recombinării ADN-ului. Acest sistem de recuperare include un omolog Rad51 care este foarte asemănător ca secvență și dimensiune cu omologii mamiferelor. Acest sistem include, de asemenea, proteina Rec2, care este mai îndepărtată legată de Rad51 și proteina Brh2, care este o versiune îmbunătățită a proteinei 2 din cancerul de sân la mamifer (BRCA2). Când oricare dintre aceste proteine ​​este inactivată, sensibilitatea smut - ului la agenții dăunători ADN-ului crește. De asemenea, recombinarea mitotică devine insuficientă, rata mutațiilor crește, iar meioza nu este finalizată. Aceste observații sugerează că repararea recombinațională în timpul mitozei și meiozei la un agent patogen îl poate ajuta în repararea daunelor ADN rezultate din răspunsul oxidativ-protector al gazdei la infecție.

Aplicație

Organism model

Creșterea asemănătoare drojdiei îl face un organism model atractiv pentru cercetare, deși semnificația sa în natură este necunoscută. Ciuperca este deosebit de potrivită pentru modificarea genetică. Acest lucru face ca cercetătorii să studieze relativ ușor interacțiunea dintre ciupercă și gazda ei.

Smutul este folosit nu numai pentru a studia bolile plantelor, ci și pentru a studia genetica plantelor. În 1996, cercetările asupra geneticii smutului de vezicule au condus la descoperirea unei tehnici de recombinare omoloagă utilizată pentru repararea ADN-ului. Alte studii ale ciupercii au identificat, de asemenea, rolul citoscheletului în creșterea polarizată. Mulțumită în mare parte muncii cu smut, funcția genei BRCA2 a cancerului de sân este acum cunoscută. Ciuperca este studiată în principal ca organism model pentru interacțiunea patogenului gazdă și livrarea proteinei efectoare.

Biotehnologie industrială

Smutul blister este capabil să producă o gamă largă de substanțe chimice valoroase, cum ar fi acidul stilagic , acidul itaconic , acidul malic și acidul hidroxiparaconic . Datorită acestei abilități, acesta devine din ce în ce mai relevant pentru aplicațiile industriale.

Literatură

• Ustilago maydis în Index Fungorum
• Smut comun de porumb apsnet.org. Societatea Americană de Fitopatologie. Accesat 2018-10-06.