Biologia Dos Fungos

Biologia dos Fungos

Biologia dos Fungos Cristina Beatriz Edgar Cambaza

Universidade Eduardo Mondlane 2015

Ficha Técnica Título:

Biologia dos Fungos

Autor:

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

Copyright:

© 2015 Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

Contacto:

+258 82 4494050 (Edgar Cambaza) [email protected]

Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste livro pode ser reproduzida ou transmitida por quaisquer formas ou meios, electrónicos ou mecânicos, incluindo fotocópias, gravações ou qualquer outro tipo de arquivamento de informações, sem autorização por escrito dos autores. Capa:

Baseada na foto de Srinivasan (2006).

Atenção: o texto deste livro não está harmonizado com o novo Acordo Ortográfico.

Lista de Abreviaturas ADN – ácido desoxirribonucleico ADP – difosfato de adenosina AIA – ácido indolacético AMP – monofosfato de adenosina ARN – ácido ribonucleico ATP – trifosfato de adenosina AVC – conjunto de vesículas apicais CSA – aptidão saprofítica competitiva DDT – diclorodifeniltricloroetano ED – Entner-Doudorf (via metabólica) EMP – Embden-Myerhof-Parnas (via metabólica) EMS – Etilmetanossulfonato GTP – trifosfato de guanosina HMP – via (metabólica) dos fosfatos de pentoses MBV – corpos microvesiculares MEA – ágar com extracto de malte OA – ágar com farinha de aveia PDA – agar com dextrose de batata NTG – N-metil-N-nitrosoguanidina SCP – proteína de célula única TCA – ácidos tricarboxílicos VAM – micorriza arbuscular-vesicular

Prefácio Decorria a década de 80 quando tive o meu primeiro contacto com a Micologia, no meu curso de Biologia Vegetal e Aplicada na Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa. Não foi um contacto, digamos, agradável. Como todas as disciplinas clássicas dos cursos de Biologia, a mesma pecava por um excesso de taxonomia. Só muito mais tarde, já no final do meu curso, reconheci o mundo fantástico que constitui o Reino Fungi, ao trabalhar com estes organismos num projecto de biotecnologia aplicada à indústria farmacêutica. As páginas que se seguem, resultam de aproximadamente 15 anos de preparação, não constituem de modo algum uma abordagem completa a este Reino dada a sua dimensão e heterogeneidade, mas serve de base para despertar a curiosidade do leitor e fomentar nele o interesse de saber mais. Não me podendo considerar uma Micologista, não padeço do fascínio pela taxonomia que normalmente invade os mais famosos Micologistas de todos os tempos. Por essa razão, optei por cativar o leitor com uma abordagem mais abrangente. Quando falamos em fungos pensamos logo em cogumelos em lata ou em micoses dos pés, mas os fungos afectam a vida humana de muitas e variadas formas. Por essa razão temos de conhecer a sua biologia de modo a pudermos controlar ou explorar as suas capacidades a nosso favor da melhor forma. O estudo dos fungos cresceu de forma exponencial nos últimos 100 anos. No entanto, eles ainda são ignorados em muitas áreas do conhecimento. É fascinante saber que existem 3.100 espécies de bactérias descritas, aproximadamente 5.000 vírus, 950.000 insectos, 250.000 plantas e cerca de 70.000 espécies descritas de fungos, mas estima-se que o número real de espécies de fungos seja de um a um milhão e meio no Mundo inteiro. Apesar de estarem entre os maiores grupos de organismos do planeta, muitos cursos de Biologia ainda teimam em não os reconhecerem nos seus planos de estudos. Muitos ecologistas nem sequer pensam nestes organismos ao fazerem as suas investigações ou observações. No entanto os fungos desempenham papéis vitais nos diferentes ecossistemas, são um componente fundamental da cadeia alimentar, quer como decompositores (já que são heterotróficos), executam a reciclagem da matéria orgânica necessária para os produtores, quer como simbiontes parasitas ou mutualistas (estima-se que aproximadamente 90% de todas as plantas na natureza tenham micorrizas, por outro lado, estima-se que um

sexto das espécies conhecidas de fungos estejam presentes na natureza como líquenes). Alguns fungos são cultivados por termites para servirem de alimento e diga-se que esta terá sido a mais antiga forma de agricultura do mundo. Em geral os fungos estabelecem muitas e variadas formas de interacções com outros organismos, vivos ou mortos. No caso das plantas, os fungos podem ser parasitas terríficos de cultivares importantes, resultando na perda anual de biliões dolares. No caso do ser humano, causam doenças ou mesmo a morte, quer por invasão do organismo, quer pela produção de toxinas (micotoxinas) ou pela ingestão de cogumelos venenosos. Por outro lado, o seu papel nefasto não se resume ao anteriormente descrito. Os fungos são decompositores por excelência, causando a degradação de muitos produtos manufacturados, com excepção de alguns pesticidas. O ser humano desde há milénios que tem vindo a explorar as capacidades fisiológicas dos fungos (bebidas alcoólicas, pão, queijos, remédios, hormonas, esteroides, aminoácidos etc.) em processos biotecnológicos. É interessante notar que na antiguidade os cogumelos alucinogénios participavam em rituais religiosos de alguns grupos de seres humanos, sendo considerados como uma forma de comunicar com entidades divinas (etnomicologia). Os fungos são uma excelente ferramenta para o estudo dos sistemas eucarióticos, foram utilizados em genética para estabelecer a teoria “ um gene uma enzima” em Neurospora crassa pelos vencedores do prémio Nobel da medicina em 1958, Beadle e Tatum, por outro lado os Ascomycetes e a análise de tétradas ajudaram a alguns aspectos fundamentais da genética dos Eucariotas. O primeira eucariota a ter o seu genoma sequenciado foi a levedura Saccharomyces cerevisiae. A micologia estuda vários aspectos da biologia, ecologia, genética, patologia, evolução, genética molecular, biotecnologia e, claro, sistemática e taxonomia dos fungos. Nas páginas que se seguem estes aspectos serão abordados, sendo a parte da taxonomia menos profunda do que geralmente é, dada a constante modificação da mesma devido às novas técnicas moleculares utilizadas na classificação dos organismos em geral, no entanto, é sempre necessário saber de que organismo se trata antes de se trabalhar com ele. Durante os anos que leccionei esta área, os fungos nunca deixaram de me fascinar, dados os habitats bizarros que ocupam as relações que estabelecem e

as potencialidades biotecnológicas que possuem, entre muitos outros aspectos da sua biologia e ecologia. Tentei colocar nestas páginas os aspectos que achei relevantes da biologia dos fungos, incluindo a sua fisiologia, as formas de crescimento, genética, ecologia e alguns aspectos da biotecnologia, que permitam aos estudantes não graduados uma visão ampla de um grupo tão diverso e fascinante de organismos. Quero agradecer ao dr. Edgar Cambaza na preparação deste Manual, bem como na edição das imagens.

Cristina Beatriz Autora

Foi com muita alegria que abracei a Biologia dos Fungos assim que iniciei a docência. Já me tinha apaixonado pela disciplina quando navegara pela magia das palavras da doutora Cristina. Não há como não gostar! Os fungos são uma componente indispensável da natureza que perfaz um reino cujo conhecimento faz muita diferença na bagagem de qualquer biólogo. É tão importante conhecer os fungos quanto as plantas, os animais, as bactérias e os protistas. Não é fascinante pensar num grupo de organismos que aumenta a produtividade das plantas, decompõe grande parte da matéria orgânica morta, realiza a fermentação na produção do pão e vinho, dá sabor e beleza aos queijos mais apreciados e produz os melhores medicamentos para infecções? Não é fantástico que só este grupo degrade o plástico, um dos poluentes mais difíceis de se eliminar? Não é formidável saber-se que fungos como Saccharomyces cereviseae caminham sobre a vanguarda da Biotecnologia? Porque não falar dos deliciosos cogumelos que adicionamos à pizza? Não se negue que seja lamentável que o mesmo grupo de organismos cause 70% das doenças das plantas, várias doenças dos animais, incluindo o ser humano, deteriore alimentos, madeira, tinta e até vidro e combustível de avião. Além disso, há fungos que produzem venenos, drogas psicotrópicas e poderosas micotoxinas, algumas das quais carcinogénicas. Assim, os fungos são alvo de atenção de inúmeros biólogos, médicos, engenheiros agrónomos e florestais, civis e mecânicos, veterinários e muitos outros grupos profissionais.

Os fungos abriram a minha mente porque eles desafiam vários paradigmas das ciências da vida. Por exemplo, alguns são microscópicos, mas a Armillaria é o maior organismo do Mundo. Eles podem crescer na terra como as plantas mas alguns produzem gâmetas flagelados, tal como os animais. Uns são unicelulares mas outros são filamentosos, sem células, desafiando a teoria celular 1. Há casos de indivíduos com núcleos de diferente constituição genética no seu interior. Como olhar para eles sem fascínio? Este livro é um convite a todos os amantes do saber à exploração de um conhecimento que de alguma forma trará benefícios. Ele abre as portas a reflexões, desafios, à visão da importância económica e ecológica dos fungos e vai a detalhes práticos sobre como isolar, cultivar e identificar os fungos. Nesta viagem, explica-se quem e como são os fungos, como se reproduzem e dispersam, de que se alimentam, como interagem com os outros organismos e quais os benefícios de tais interacções para a natureza e humanidade. Faço questão de ressaltar que esta obra é produto da extraordinária mente da doutora Cristina Beatriz e, antes de reivindicar qualquer forma de autoria, deixo claro que me vejo como mero co-piloto da tripulação que só ela poderia ter dirigido tão bem. Eu não poderia sentir-me mais honrado. Sem mais a declarar, penso que o livro fala por si. Boa leitura!

Edgar Cambaza Co-autor

1

células.

A teoria celular propõe que todos os organismos são constituídos por

Agradecimento Ao Departamento de Ciências Biológicas (DCB) da Faculdade de Ciências, Universidade Eduardo Mondlane, por ter conduzido já há muitos anos um programa que alberga a disciplina de Micologia, que inspirou os autores a elaborarem este livro. À dra. Mariamo Machado, pelo entusiasmo e empenho no ensino e na melhoria desta disciplina e outras afins no DCB. Ao dr. Jossias Duvane, um verdadeiro génio que muito promete como docente da equipe que leciona a Micologia. Ao dr. Arlindo Chaúque, regente de Biotecnologia Bacteriana e Micológica, que tem trazido mais visão do lado prático das actividades envolvendo fungos. Aos estudantes da disciplina que tanto apoiaram na elaboração deste manual, especialmente Celso Alafo, Rachid Ibraim, Vânia Monteiro, Arlindo Chidimatebue e Henriques Bimbe, que se dedicaram à elaboração do capítulo sobre o metabolismo.

Biologia dos Fungos Índice Capítulo 1 Introdução............................................................................... 1 1.1

Fase Vegetativa ........................................................................... 1

1.2

Importância Económica e Ecológica ............................................ 3

1.2.1 Parasitismo .............................................................................. 3 1.2.2 Saprobiose ............................................................................... 4 1.2.3 Simbiotrofismo ......................................................................... 4 1.2.4 Biotecnologia ........................................................................... 5 Capítulo 2 Estrutura e Ultraestrutura ....................................................... 8 2.1

Os fungos micelianos................................................................... 8

2.2

As leveduras .............................................................................. 11

2.3

As paredes celulares dos fungos ............................................... 12

2.3.1 Constituição ........................................................................... 12 2.3.2 Arquitetura da parede ............................................................ 14 2.4

Os septos ................................................................................... 15

Capítulo 3 Crescimento ......................................................................... 17 3.1

O crescimento Apical das Hifas ................................................. 17

3.1.1 Mecanismo do crescimento apical ......................................... 19 3.1.2 Quitina sintetase .................................................................... 19 3.1.3 Glucano sintetase .................................................................. 21 3.1.4 Ligações cruzadas ................................................................. 21 3.1.5 Enzimas líticas ....................................................................... 22 3.1.6 O modelo “steadystate” de crescimento ................................ 22 3.1.7 A força motriz do crescimento apical ..................................... 23 3.1.8 Germinação ........................................................................... 24 3.2

Ramificação das Hifas ............................................................... 25

3.3

Cinética do Crescimento ............................................................ 27

Capítulo 4 Diferenciação ........................................................................ 32 4.1

Interconversão Morfológica do Soma ........................................ 32

4.2

Estruturas Vegetativas Especializadas ...................................... 32

4.2.1 Modificações das Hifas .......................................................... 32 4.2.2 Agregações de hifas .............................................................. 35

i

Capítulo 5 Reprodução .......................................................................... 44 5.1

Esporóforos ................................................................................ 45

5.1.1 Esporóforos simples ............................................................... 45 5.1.2 Esporóforos compostos ......................................................... 46 5.2

Esporos ...................................................................................... 46

5.3

Reprodução Assexuada ............................................................. 49

5.3.1 Esporangiósporos .................................................................. 49 5.3.2 Conidiósporos ........................................................................ 53 5.4

Reprodução Sexuada................................................................. 59

5.4.1 Plasmogamia ......................................................................... 59 5.4.2 Cariogamia ............................................................................. 60 5.4.3 Meiose.................................................................................... 60 5.4.4 Processos Envolvidos na Plasmogamia ................................ 61 5.5

Ciclos de Vida ............................................................................ 65

Capítulo 6 Grupos Taxonómicos ............................................................ 67 6.1

Reino Protista ............................................................................. 69

6.1.1 “Fungos” Limosos .................................................................. 69 6.1.2 Oomycota (“fungos” com parede celulósica) .......................... 74 6.2

Reino Fungi ................................................................................ 77

6.2.1 Chytridiomycota ..................................................................... 77 6.2.2 Zygomycota............................................................................ 80 6.2.3 Ascomycota............................................................................ 82 6.2.4 Basidiomycota ........................................................................ 88 6.2.5 Deuteromycota ....................................................................... 95 Capítulo 7 Sistemas Genéticos .............................................................. 98 7.1

Recombinação Sexual ............................................................... 98

7.1.1 Sistemas de Compatibilidade ................................................. 99 7.1.2 Partenogénese e Outros Mecanismos de Atalho ................. 100 7.1.3 Reprodução Sexuada em Basidiomycota ............................ 101 7.2

Sistemas Genéticos Alternativos .............................................. 102

7.2.1 Heterocariose ....................................................................... 102 7.2.2 Parassexualidade ................................................................. 105 Capítulo 8 Nutrição............................................................................... 108 ii

Biologia dos Fungos 8.1

Fontes de Carbono e Energia .................................................. 110

8.2

Outras Exigências Nutricionais ................................................ 113

Capítulo 9 Metabolismo ....................................................................... 117 9.1

Produção de Energia ............................................................... 117

9.2

Vias Anapleróticas ................................................................... 119

9.3

Compostos de Translocação e Reserva .................................. 120

9.4

Metabolismo Secundário ......................................................... 121

9.4.1 Exemplos Específicos de Metabólitos Secundários ............. 123 9.4.2 Possíveis Funções dos Metabólitos Secundários ................ 126 Capítulo 10 Sucessão de Fungos na Matéria Morta ............................ 128 10.1

Sucessões Determinadas por Factores Nutricionais. .............. 129

10.2

Sucessões determinadas por factores ambientais ................... 131

Capítulo 11 Interações Biológicas........................................................ 134 11.1

Antagonismo versus Competição ............................................ 134

11.2

Interferência Hífica ................................................................... 137

11.3

Micoparasitismo ....................................................................... 138

11.4

Vírus fúngicos .......................................................................... 140

11.5

Introdução às Associações Biológicas ..................................... 141

Capítulo 12 Fungos como Parasitas de Plantas .................................. 143 12.1

Parasitas Biotróficos Obrigatórios ............................................ 143

12.1.1 Infecção ............................................................................. 144 12.1.2 Haustórios.......................................................................... 145 12.1.3 Características do Biotrofismo ........................................... 146 12.2

Parasitas Necrotróficos ............................................................ 149

12.2.1 Enzimas Extracelulares ..................................................... 149 12.2.2 Toxinas .............................................................................. 150 Capítulo 13 Micorrizas ......................................................................... 152 13.1

Micorrizas Ectotróficas (“Sheating Mycorrhizas”) ..................... 153

13.2

Micorrizas Endotróficas (Micorrizas Arbusculares-Vesiculares) 155

13.3

Micorrizas Endotróficas das Orquídeas (um Caso Especial) ... 156

iii

13.3.1 Relações Fisiológicas entre o Fungo e a Planta Heterotrófica 157 13.3.2 Relações Fisiológicas com a Planta Autotrófica ................. 157 13.4

Outros Tipos de Associações ................................................... 158

13.5

Consequências da Associação ................................................ 158

Capítulo 14 Líquenes ........................................................................... 161 14.1

Os Ficobiontes ......................................................................... 161

14.2

Grupos Morfológicos ................................................................ 161

14.3

Distribuição do Ficobionte e Micobionte ................................... 162

14.4

Biologia Ficobionte e Possíveis Benefícios .............................. 163

14.5

Taxa de Crescimento dos Líquenes ......................................... 163

14.6

Reprodução .............................................................................. 164

14.7

Fisiologia, Metabolismo do Carbono ou Minerais ..................... 164

14.7.1 Nitrogénio ........................................................................... 165 14.7.2 Minerais.............................................................................. 165 14.7.3 Consequências Nefastas da Absorção Eficiente ................ 165 14.8

Água, Fotossíntese e Respiração ............................................ 165

14.9

Significado do Fluxo de Água ................................................... 167

Capítulo 15 Zooparasitismo ................................................................. 168 15.1

Micoses dos Vertebrados ......................................................... 168

15.1.1 Dermatófitos ....................................................................... 169 15.1.2 Micoses Subcutâneas ou de Inoculação ............................ 171 15.1.3 Micoses Sistémicas ............................................................ 172 15.2

As Micotoxicoses ..................................................................... 174

15.2.1 Micotoxicoses do Fígado e dos Rins .................................. 175 15.2.2 Micotoxicoses de outras Partes do Corpo .......................... 176 15.3

Fungos Entomopatogénicos..................................................... 176

Capítulo 16 Listas................................................................................. 179 16.1

Principais Obras Consultadas .................................................. 179

16.2

Lista de Tabelas ....................................................................... 183

16.3

Lista de Figuras ........................................................................ 184

Capítulo 17 Apêndice ........................................................................... 193

iv

Biologia dos Fungos 17.1

Fichas de Aulas de Microscopia .............................................. 193

17.2

Protocolos de Aulas Laboratoriais ........................................... 211

17.2.1 Isolamento de Fungos da Superfície Foliar (Método das Lavagens Sucessivas – Indirecto) ............................................................. 211 17.2.2 Isolamento de Fungos Presentes no Ar ............................. 212 17.2.3 Isolamento de Fungos a partir de Alimentos Contaminados 212 17.2.4 Isolamento de Fungos do Solo .......................................... 213 17.2.5 Identificação dos Fungos Isolados ..................................... 214 17.3

Chave para a Identificação dos Fungos ................................... 217

17.3.1 Chave para as Classes dos Fungos mais Vulgares .......... 217 17.3.2 Chave para as Ordens de Classe Zygomycetes ................ 217 17.3.3 Chave para os Géneros da Ordem Mucorales .................. 218 17.3.4 Chave para a Identificação de Classes de Ascomycota .... 218 17.3.5 Chave para as Classes de Deuteromycota........................ 219 17.3.6 Chave para os Coelomycetes ............................................ 219 17.3.7 Chaves para os Géneros mais Vulgares dos Hyphomycetes 219 17.3.8 Géneros Amerósporos ....................................................... 223 17.4

Glossário .................................................................................. 226

v

vi

Biologia dos Fungos – Introdução

Capítulo 1

Introdução

Durante muito tempo, os fungos foram considerados plantas. No entanto, um acumular de características distintivas os tornou merecedores de um reino exclusivo: o reino fungi. Ao contrário das plantas, os fungos são capazes de sintetizar compostos orgânicos a partir de dióxido de carbono, iões inorgânicos e água. Deste modo, os fungos são organismos heterotróficos para o carbono. Distinguem-se dos animais na medida em que não são capazes de ingerir sólidos. Os fungos, tais como as plantas, possuem parede celular mas, ao contrário das segundas, esta nunca é constituída por verdadeira celulose e apresenta, com frequência alguma quitina. Os seus ciclos de vida são únicos. Muitos apresentam dois fenótipos distintos, mas contemporâneos. O holomorfo, ou seja, a totalidade do organismo fúngico, consiste frequentemente de um estado teleomórfico que se reproduz sexualmente pela formação de esporos meióticos, ditos “perfeitos”, e um estado anamórfico que se reproduz assexuadamente pela produção de esporos mitóticos, ditos “imperfeitos”. Já foram descritas mais de 63.500 espécies de fungos isolados e aproximadamente 13.500 associadas a algas nos líquenes. Os fungos verdadeiros, ou Eumycota, podem ser encontrados em cinco subdivisões Mastigomycotina, Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota e Deuteromycota. 1.1

Fase Vegetativa

Embora a maioria dos fungos apresente uma organização vegetativa do tipo miceliano (Figura 1.1), sendo correntemente designados bolores, existem três excepções a esta regra: 

Alguns fungos apresentam um tipo de crescimento leveduriforme quando

unicelulares.

O

soma

levedureforme

caracteriza-se,

geralmente, por células globosas, ovoides, elípticas, cilíndricas ou apiculadas. O soma levedureforme pode ser gemíparo (quando a multiplicação vegetativa se dá por gemulação) ou cissíparo (quando a multiplicação se faz por fissão binária. Em determinadas condições ambientais, algumas leveduras do tipo gemíparo podem produzir estruturas filamentosas denominadas conjuntamente de pseudomicélio (as sucessivas gémulas não se separam, criando-se uma estrutura

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

1

Biologia dos Fungos – Introdução pseudofilamentosa

facilmente

desagregável).

Se

a

estrutura

filamentosa for formada por uma levedura cissípara, então ela é denominada verdadeiro micélio. A distinção entre estes dois tipos de micélio baseia-se na forma dos septos, espessura da parede e nas dimensões relativas das células terminais e subterminais; 

Alguns fungos, pertencentes à classe Chytridiomycota, apresentam formas vegetativas unicelulares, grandes e globosas, ou então cadeias de células primitivamente ramificadas. Em ambos casos podem existir rizoides, que permitem a aderência ao substrato e facilitam a absorção de nutrientes - crescimento quitridiano;



Os “fungos limosos” são extremamente atípicos, já que não possuem parede celular e muitas vezes ingerem alimentos por fagocitose. São semelhantes, em muitos aspectos, aos protozoários, razão pela qual alguns deveriam ser colocados juntamente com animais inferiores.

Figura 1.1 As principais formas de crescimento dos fungos.

Todos os fungos, excepto os casos indicados, apresentam uma organização vegetativa do tipo miceliano, aparentemente mais vantajosa. As principais diferenças entre as fases vegetativas de diferentes fungos não residem

2

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

Biologia dos Fungos – Introdução em aspectos morfológicos, mas sim em características fisiológicas. No entanto, se desviarmos a nossa atenção para as estruturas reprodutivas, deparamos com uma enorme diversidade, quer no tamanho e na forma dos esporos, quer no processo de diferenciação dos mesmos. Estas diferenças não são apenas cosméticas. Elas reflectem as necessidades específicas que cada fungo possui de se dispersar de forma apropriadas no seu habitat. 1.2

Importância Económica e Ecológica

Os fungos são organismos extremamente versáteis e complexos, capazes de se adaptar a vários tipos de vida (parasitismo, saprobiose, simbiose) e habitats, o que lhes confere papel ecológico importante. As vastas capacidades metabólicas têm sido amplamente utilizadas pelo Homem ao longo dos tempos, sendo hoje uma ferramenta imprescindível de um novo ramo da ciência e da indústria, ao qual se dá o nome de biotecnologia. 1.2.1 Parasitismo Os fungos estão perfeitamente adaptados ao fitoparasitismo: as extremidades das hifas conseguem penetrar a superfície intacta das plantas invadindo, em seguida, os tecidos internos. Se o parasita causa a morte do hospedeiro, é denominado patogénico. Cerca de 70% das mais importantes doenças são causadas por fungos2. Alguns fungos parasitam outros fungos (micoparasitas), outros parasitam insectos

(entomopatogénicos)

e

outros

ainda

parasitam

nematodes

(nematofágicos). Estes tipos de fungos são importantes na medida em que podem actuar como reguladores naturais de populações alguns destes fungos são comercializados como agentes controladores, em programas de controlo biológicos de pragas. Em contraste com as doenças das plantas, os fungos causam relativamente poucas doenças no Homem e em outros animais de sangue quente. Os dermatófitos crescem nas unhas, na pele, nos pelos e no cabelo, causando doenças tão comuns como o “pé-de-atleta”. Um número restrito de fungos causa micoses internas, que afectam principalmente o fígado e os pulmões. Tais

2

Em 1943, aproximadamente dois milhões de pessoas morreram em África devido a uma doença do arroz provocada pelo Helminthosporium oryzae. Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

3

Biologia dos Fungos – Introdução doenças, embora raras, podem ser fatais em pessoas diabéticas ou com deficiências imunitárias. 1.2.2 Saprobiose Os fungos sapróbios são extremamente importantes em quase todos os habitats naturais e artificiais. Possivelmente, não existe nenhuma matéria orgânica natural que não possa ser degradada por um ou outro fungo, e a capacidade de penetração das hifas fúngicas permite-lhes degradar materiais estruturalmente complexos, como a madeira e a cutícula dos insectos. Os fungos produzem a maioria das enzimas (depolimerases) envolvidas na degradação da celulose e lenhina e, logo, asseguram a reciclagem do carbono e dos nutrientes minerais permitindo um crescimento contínuo. Por outro lado, os fungos produzem, como resultado a sua actividade sapróbia, polímeros extremamente complexos e resistentes, os quais são importantes constituintes do ácido húmico, que constitui uma fracção do húmus do solo. Este tipo de actividade é normalmente denominada biodegradação, sendo essencial para a biosfera. Em contraste, os fungos também causar a biodeterioração, uma característica indesejável do ponto de vista do Homem, já que resulta em elevados prejuízos materiais: os fungos causam a deterioração de alimentos, apodrecem a madeira, destroem peles naturais e artificiais, crescem nas paredes das casas, em obras de arte, constituem um problema sério para a indústria de lubrificantes, tintas, vernizes, etc. Muitas vezes a actividade degradativa, per si, é de menor importância comparada com os efeitos secundários dessa mesma actividade: (1) o fungo Amorphotheca resinae cresce no combustível dos aviões e, devido à sua actividade, provoca a corrosão do alumínio das paredes dos tanques dos aviões; (2) alguns fungos responsáveis pela deterioração de determinados alimentos produzem potentes micotoxinas, como as aflatoxinas. Sabe-se que as aflatoxinas são causadoras do cancro do fígado. 1.2.3 Simbiotrofismo Praticamente todas as plantas superiores apresentam relações de simbiose com fungos, ao nível das raízes – micorrizas. Esta associação é normalmente benéfica para ambos e, por vezes, o hospedeiro não pode prosperar sem os benefícios oriundos do simbionte. As micorrizas melhora a absorção mineral pelas 4

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

Biologia dos Fungos – Introdução plantas, que possuem geralmente um sistema de protecção para impedir que o fungo cause danos nas raízes. Pensa-se que a planta fornece ao fungo açúcares e aminoácidos. Em determinadas associações, a presença do fungo é essencial para a sobrevivência da planta (orquídeas). Os líquenes constituem outra forma de associação simbiótica, que envolve fungos e algas. Uma outra forma de associação menos conhecida, mas de modo algum menos espetacular, estabelece-se entre alguns fungos e diferentes tipos de insectos. 1.2.4 Biotecnologia Os fungos podem ser utilizados directamente na alimentação (cogumelos) ou indirectamente na produção da cerveja, de vinhos, do pão (Saccharomyces cerevisiae), etc. Muitos queijos, como Brie, Stilton, Gorgozola, Roquefort e Camembert (Figura 1.2), são produzidos com a ajuda de diferentes fungos que crescem na sua superfície, conferindo-os o odor, sabor e a consistência que lhes são característicos.

Figura 1.2 Queijos Roquefort (à esquerda) e Camembert (à direita). A coloração escura sobre a superfície de Camembert é resulta da presença do fungo Penicillium roqueforti. Fonte: Grupo Virtuous (2014).

Existe actualmente um crescente interesse na produção de proteínas de célula única (SCP) a partir de fungos, tanto como fonte de alimento para o Homem como para os animais (rações). Nos dias de hoje, nos países industrializados, é adicionada à farinha do pão 1% de levedura liofilizada (Saccharomyces cerevisiae) de modo a suplementar proteicamente este alimento. No entanto, existe um constante obstáculo por parte da opinião pública ao

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Biologia dos Fungos – Introdução consumo de alimentos microbianos. De qualquer forma, vários fungos são inutilizados actualmente no processo SCP, com vista à sua comercialização: Fusarium graminearum, Paecilomyces sp., Candida utilis, Saccharomyces cerevisiae, etc. Uma das grandes vantagens deste processo é a produção de grandes quantidades de proteínas em pouco tempo e com um mínimo de encargos financeiros, já que os meios de cultura podem consistir de detritos ou subprodutos industriais tais como parafina líquida, líquidos enxofrados, metanol, etanol, etc. Além do seu papel na produção de alimentos, os fungos são utilizados em muitos processos industriais importantes. Por exemplo, o fungo Aspergillus niger é utilizado na produção de ácido cítrico o qual é, por sua vez, utilizado na produção de refrigerantes, compotas, gelatinas, vinhos, etc. Actualmente, produzse no Mundo 300.000 toneladas de ácido cítrico por ano. Os fungos estão também envolvidos na produção de outros ácidos orgânicos: ácido itacónico, glucónico, fumárico, málico, oxálico, etc. Outros produtos de origem fúngica de extrema importância, e que mudaram o curso da medicina moderna, são os antibióticos, dos quais podemos destacar: as penicilinas, produzidas comercialmente pelo fungo Penicillium chrysogenum, que actuam ao nível da parede das bactérias. As cefalosporinas, produzidas pelo Cephalosporium sp., que actuam ao nível da síntese da parede das bactérias Gram+, e a griseofulvina, produzida pelo Penicillium griseofulvum. Outro grupo de metabólitos secundários produzidos comercialmente por fungos é o das giberelinas. Não só os metabólitos são explorados comercialmente pelo Homem. As enzimas produzidas pelos fungos revestem-se de interesse comercial. Aproximadamente 95% das enzimas de origem fúngica são produzidas pelo Aspergillus niger. A -amilase, a amiloglicosidase, as pectinases e as protéases destacam-se como as mais importantes enzimas de origem fúngica actualmente comercializadas. A primeira é utilizada, por exemplo, na conversão do amido em maltose e maltotriose, na indústria da panificação. A amiloglicosidase é utilizada, juntamente com a anterior, na obtenção da glicose e maltose, durante a produção de melaços. As pectinases são muito utilizadas na clarificação de sumos de frutas e vinhos. Uma protéase específica, produzida pelo Mucor meihei, é utilizada como um substituto da renina na produção de queijos.

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Biologia dos Fungos – Introdução A grande vantagem da utilização de enzimas reside na sua especificidade e a grande desvantagem no seu preço. A este respeito, um avanço recente da ciência, a imobilização de biocatalizadores com vista à sua recuperação a partir do meio de reacção, veio permitir uma redução considerável nos custos de produção abrindo um campo infinito à utilização de enzimas microbianas.

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Biologia dos Fungos – Estrutura e Ultraestrutura Capítulo 2 2.1

Estrutura e Ultraestrutura

Os fungos micelianos

A hifa é essencialmente um tubo que consiste de uma parede celular rígida que delimita uma massa protoplasmática móvel. Pode apresentar um comprimento indeterminado, mas normalmente possui um diâmetro relativamente constante, que varia de 1 a 30 m. A porção terminal da hifa, o ápice, é denominada zona de extensão. Nesta região, a actividade metabólica é muto elevada, já que é a este nível que o crescimento da parede é mais intenso (Figura 2.1).

Figura 2.1 Ultraestrutura da hifa. Legenda: AVC – aglomeração de vesículas aplicais; G – corpúsculo de Golgi; ER – retículo endoplasmático; N – núcleo; W – parede; P – hialoplasma; R – ribossomas; V – vacúolo; MT – microtúbulos; M – mitocôndria; S – septo; Wo – corpúsculo de Woronin; SP – obturador do septo; Chlam – clamidósporo; Gl – glicogénio; Aut – autólise; MW – parede melanizada; L – lípido. Adaptado de Deacon (2006).

Os fungos “superiores” apresentam paredes transversais (septos) ao longo das hifas. Estes septos estão ausentes nas hifas dos fungos “inferiores”, excepto quando surgem de forma a isolar zonas envelhecidas ou as estruturas reprodutoras. De qualquer forma, a distinção entre hifas septadas e nãoseptadas (Figura 2.2) não tem muito significado em termos funcionais porque os septos são normalmente perfurados e permitem a passagem de citoplasma e mesmo de núcleos. Deste modo, na realidade, as hifas não são constituídas por

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Biologia dos Fungos – Estrutura e Ultraestrutura células mas sim por compartimentos, e o conceito de um núcleo governar um volume fixo de citoplasma3 não se aplica à maioria dos fungos.

Figura 2.2 Hifa septada (A) e asseptada (B). Fonte: Campbell, Plescia, and Fillmore (2013).

A membrana citoplasmática geralmente encontra-se aderida firmemente à parede da hifa, sendo difícil a sua plasmólise. Nalguns pontos, no entanto, a membrana parece proliferar, formando estruturas denominadas lamossomas ou plasmalemossomas (Figura 2.1). Pensava-se que estas estruturas poderia ter uma função secretória ou apenas consistir em excessos da membrana. Hoje, sabe-se que são artefactos do processo de preservação. O compartimento apical contém vários núcleos, ao passo que os compartimentos subapicais apresentam um ou dois. Estes núcleos apresentam a mesma constituição que os núcleos de outros organismos eucariotas, da mesma forma que os principais organitos celulares não diferem daqueles dos outros eucariotas – mitocôndrias, retículo endoplasmático, vacúolos, ribossomas, vesículas secretórias, etc. O hialoplasma 4 do compartimento apical é normalmente denso, e os vacúolos pequenos, quando presentes. Na extremidade apical há poucos organitos mas muitas vesículas apicais (AVC). Acredita-se que tais vesículas desempenhem um papel importante no crescimento das hifas.

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Frequentemente associado à teoria celular. “Hialoplasma” é um termo conveniente usado neste livro no lugar de “citoplasma”. O problema é que o citoplasma advém da palavra grega kytos, que significa “célula”. Os fungos micelianos não possuem células como unidades estruturais e funcionais. 4

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Biologia dos Fungos – Estrutura e Ultraestrutura Os vacúolos começam a surgir nos compartimentos subapicais. A princípio são pequenos, tornando-se progressivamente maiores e parecendo coalescer à medida que se anda para trás ao longo da hifa (Figura 2.1), até que ocupam praticamente todo o compartimento, restringindo o citoplasma e o núcleo a uma pequena zona periférica. Em associação com cada septo, existem um ou mais corpúsculos de Woronin, matrizes proteicas electrodensas rodeadas por membranas lipídicas, que se pensa actuarem na obstrução dos septos de modo a isolarem os compartimentos das hifas à medida que envelhecem ou sofrem de diferenciação. Nas zonas mais velhas das hifas, o citoplasma e mesmo a parede podem sofrer autólise ou, alternativamente, podem ser destruídos por enzimas líticas produzidas por outros microrganismos. Em associação com este processo, alguns compartimentos podem acumular quantidades consideráveis de lípidos e glicogénio, e desenvolver uma parede secundária extremamente espessa e geralmente pigmentada. Estas estruturas, denominadas clamidósporos, são extremamente resistentes a condições adversas e actuam como estruturas de dormência5 (Figura 2.3).

Figura 2.3 Clamidósporos de Fusarium sp.. Fonte: Bueno (2006).

Os clamidósporos persistem, como esporos de dormência, no local onde são produzidos, em vez de se dispersarem para novos ambientes, esperando que as condições se tornem adequadas ao crescimento vegetativo. Deste modo, a

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Equivalentes aos endósporos das bactérias. Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

Biologia dos Fungos – Estrutura e Ultraestrutura dispersão é meramente temporal. Os clamisdósporos são formados por um grande número de fungos do solo. 2.2

As leveduras

As leveduras não constituem um grupo taxonómico natural, mas apresentam algumas estruturas básicas que podem ser descritas. Tome-se como exemplo a Saccharomyces cerevisiae. Esta levedura apresenta um único núcleo, um vacúolo grande e central, os organitos citoplasmáticos normais e uma mitocôndria ramificada (Figura 2.4). A célula reproduz-se por gemulação. A gêmula separa-se da célula-mãe por meio de um septo, o que conduz ao aparecimento de cicatrizes na célulamãe e na gêmula. O processo pode ser unipolar (as gêmulas formam-se num dos polos da célula-mãe), bipolar (formam-se nos dois polos da célula) ou multipolar (em qualquer ponto).

Figura 2.4 Morfologia externa (à esquerda) e interna (à direita) da levedura. Fonte: Souza (2011).

Durante o ciclo celular da levedura, a membrana nuclear permanece intacta e o núcleo sofre constrição, indo uma das partes para a célula-filha (Figura 2.5). Os ribossomas mitocondriais das leveduras e dos fungos filamentosos são do tipo 70s, ou seja, semelhantes aos das bactérias. Por isso, a síntese de proteínas mitocondriais dos fungos é afectada pelo antibiótico bacteriano clorafenicol. As células de algumas espécies de leveduras apresentam um revestimento extracelular viscoso e aderente. A maioria destas cápsulas mucilaginosas é constituída por polissacarídeos. As células velhas possuem parede espessas, o que as torna extremamente resistentes às condições

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Biologia dos Fungos – Estrutura e Ultraestrutura desfavoráveis. Em muitas espécies, as paredes apresentam-se impregnadas de pigmentos que lhes conferem a sua cor típica (amarela, rosa, laranja, negra, etc.).

Figura 2.5 Ciclo de vida de uma levedura. Fonte: Nash (2013).

A

sua

capacidade

armazenamento

de

grandes

quantidades

de

carbohidratos, lípidos, proteína e vitaminas torna-os ideais como suplementos alimentares, tanto na dieta humana como em rações para animais. 2.3

As paredes celulares dos fungos

2.3.1 Constituição A parede celular dos fungos desempenha funções importantes, tornando essencial a compreensão da sua estrutura. A parede determina a forma das células como tal e o tipo de crescimento que o fungo apresenta – miceliano ou leveduriforme. O tipo de estruturas diferenciadas que um fungo pode produzir é uma consequência directa dos componentes da parede e da forma como estes são reunidos durante o crescimento ou a diferenciação. A parede actua como uma interfase entre o fungo e o meio que o rodeia, protege a célula da lise e de metabólitos de outros organismos, é um local de

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Biologia dos Fungos – Estrutura e Ultraestrutura ligação de determinadas enzimas e pode apresentar propriedades antigénicas, às quais governam as interacções entre os fungos e outros organismos. Uma análise grosseira da composição das paredes celulares revela uma predominância de polissacarídeos e a presença de quantidades significativas de proteínas e lípidos. Os polissacarídeos diferem tanto quantitativa como qualitativamente nos diferentes grupos taxonómicos (Tabela 2.1). A composição da parede não pode ser vista como fixa. Mesmo dentro da mesma espécie ela varia, tanto quantitativamente como qualitativamente, durante as diferentes fases do ciclo de vida do organismo. Tabela 2.1. Grupos taxonómicos dos fungos e a composição química das paredes celulares. Adaptado de Deacon (2006).

Grupo taxonómico Acrasiomycetes Oomycetes Hyphochytridiomycetes Zygomycetes Chytridiomycetes, Ascomycotina, Basidiomycotina, Deuteromycotina Hemiascoycetes: Saccharomycetaceae e Criptococcaceae Basidiomycotina: Sporobolomycetaceae Trichomycetes

Composição Celulose-glicogénio Celulose-glucano Celulose-quitina Quitina-quitosana Quitina-glucano Manano-glucano Manano-quitina Poligalactosaminagalactano

Em geral, as paredes celulares de todos os fungos contêm uma mistura de componentes fibrilares e amorfos (ou de matriz) (Tabela 2.2). Tabela 2.2 Principais constituintes da parede celular dos fungos.

Grupo Aminopolissacarídeos

Polissacarídeos (não aminados)

Proteínas

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Substância Descrição Quitina Polímero linear de N-acetil-Dglucosamina com ligações -1,4 Quitosana Forma desacetilada da quitina Glucosanas Polímeros da glicose com ligações -1,3, -1,6 e -1,3 Manosanas Polímeros de manose (ocorrem em leveduras) Celulose Ocorre em Oomycota Complexos polissacarídeoproteína em ligação covalente

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Biologia dos Fungos – Estrutura e Ultraestrutura Os componentes fibrilares, como quitina e celulose, consistem de moléculas lineares capazes de se agregar firmemente. A celulose, encontrada nas paredes celulares de determinados fungos, apresenta-se fracamente cristalizada, pelo que não deve ser pura mas sim um polímero complexo de cadeia ramificada, com uma mistura de ligações -1,3 e -1,4. A componente amorfa é constituída pelas manosanas e glucosanas (hemiceluloses), proteínas e polímeros de galactose-amina. 2.3.2 Arquitetura da parede Não é conhecida a arquitetura de todas as paredes celulares das diferentes classes de fungos. Para o nosso estudo vamos tomar como exemplo a parede da Neurospora crassa (Figura 2.6). Ela consiste de quatro regiões que se fundem gradualmente umas com as outras, mas que por conveniência são mostradas como camadas separadas. A arquitetura mostrada na figura corresponde a uma parede celular “madura” com uma espessura aproximada de 125 nm. Na zona apical, a parede é mais fina (± 50 nm) e de constituição mais simples: uma camada interna constituída por quitina embebida numa matriz proteica (camada fibrilar) e uma camada externa constituída principalmente por glucanos (camada amorfa).

Figura 2.6 A arquitetura da parede numa região “madura” (subapical) da hifa de Neurospora crassa. a – camada de glucanos amorfos (80 – 90 nm); b – retículo de glicoproteínas embebidas em proteínas; c – camada de proteínas mais ou menos discreta; d – microfibrilas de quitina embebidas em proteína; e – membrana plasmática. Fonte: Deacon (2006).

Podemos concluir que existe deposição de material de parede para trás da zona apical, com vista a formar novas camadas. Este novo material vai contribuir para a rigidez e “força” da parede, à medida que esta “amadurece”. De facto, nas zonas velhas do micélio e em muitos esporos, podem ocorrer outros materiais ainda da parede, verificando-se um aumento significativo da percentagem dos

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Biologia dos Fungos – Estrutura e Ultraestrutura lípidos (especialmente nas paredes dos esporos) e a deposição de pigmentos como as melaninas. Pensa-se que o papel dos lípidos é o de ajudar a prevenir a dissecação dos esporos e contribuir as propriedades da parede. 2.4

Os septos

Os septos são encontrados nas hifas de quase todos os fungos filamentosos estando, no entanto, ausentes na maioria dos Oomycota e Zygomycota. Os septos podem actuar como suportes estruturais das hifas. Em relação a este aspecto, é notável que as hifas septadas suportam muito melhor a dessecação que as asseptadas. Estas estruturas são a primeira linha de defesa contra danos na hifa: os septos ficam obstruídos pelos corpos de Woronin à medida que as hifas envelhecem, ou quando estas sofrem qualquer tipo de dano. Os septos também desempenham uma função importante ao contribuírem para a diferenciação, já que os mesmos podem isolar compartimentos adjacentes para que diferentes eventos bioquímicos e fisiológicos ocorram separadamente (os fungos “inferiores” formam septos completos que isolam as regiões da colónia que estão a sofrer diferenciação). Podemos distinguir diferentes tipos de septos (Figura 2.7), mas existem dois que mais frequentes: o septo simples, encontrado na maioria dos Ascomycota e Deuteromycota, e o septo dolipórico, mais complexo e encontrado na maioria dos Basidiomycota. O septo simples apresenta um único poro central de grandes dimensões (0,05 a 0,5 m). O septo dolipórico apresenta um pequeno poro, de 100 a 150 nm de diâmetro, limitado por dois rebordos de material de parede amorfo. De cada lado deste poro central existem duas membranas perfuradas, em forma de parêntesis, denominadas parentossomas, que parecem ser modificações especiais do retículo endoplasmático. Este tipo de septo permite que o citoplasma circule nos compartimentos mas restringe o movimento dos núcleos. Por esta razão, os membros de Basidiomycota tendem a ter um arranjo nuclear mais regular em relação à maioria dos restantes fungos. Os septos fornecem-nos um interessante exemplo de crescimento localizado da parede: desenvolvem-se rapidamente, em poucos minutos, de forma centrípeta a partir da parede celular, o que envolve uma modificação local da mesma, obviamente. A organização deste crescimento localizado da parede,

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Biologia dos Fungos – Estrutura e Ultraestrutura longe da região principal de crescimento (o ápice), é pouco entendida mas as evidências apontam para um processo altamente regulado. Por exemplo, em vários fungos a formação dos septos coincide com locais de divisão nuclear.

Figura 2.7 Tipos de septos. Imagem de Barron (2008).

Em Aspergillus nidulans, o processo de formação dos septos tem uma sequência notável. Os compartimentos apicais, neste fungo, contêm vários núcleos e crescem até atingirem o dobro do seu comprimento inicial. Em seguida, os núcleos dividem-se e forma-se um septo na região mediana do compartimento apical. Por fim, desenvolve-se uma série de septos no novo compartimento subapical, que resultam na formação de vários compartimentos pequenos, cada um com um ou dois núcleos.

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Biologia dos Fungos – Crescimento Capítulo 3 3.1

Crescimento

O crescimento Apical das Hifas

Já é do nosso conhecimento que as hifas apenas crescem ao nível dos ápices. As paredes podem-se espessar consideravelmente para trás desta zona, mas raramente sofrem distensão. Este tipo de crescimento, extremamente polarizado, contrasta com o crescimento intercalar observado noutros organismos filamentosos, nos quais qualquer célula do filamento pode aumentar de tamanho e sofrer divisão. Este tipo de crescimento dos fungos, dito apical, só encontra paralelo num pequeno grupo de algas, nos pelos radiculares e tubos de polinização das plantas superiores. Ele é uma característica especializada dos fungos, de certa forma, com acentuada relevância ecológica. A zona apical das hifas é uma região onde a parede celular é aparentemente menos espessa e mas plástica. É nesta zona que se dá o alongamento da hifa (zona de extensão). Para trás desta região, a parede tornase espessa e rígida em virtude da deposição de constituintes da parede recentemente sintetizados e do aumento acentuado das ligações entre os diferentes polímeros. A

actividade

metabólica

no

compartimento

apical

da

hifa

é,

comparativamente, mais intensa do que no resto do filamento. Na zona apical detecta-se uma acumulação de pequenas vesículas, com a exclusão de todos outros organitos, os quais se acumulam, em grande número, na zona subapical. Nos micélios com compartimentos multinucleados é evidente a concentração de núcleos na zona subapical, estando estes envolvidos na síntese de novos componentes. Apesar da intensa actividade metabólica da zona apical, existem hifas que crescem com taxas tão elevadas que não podem ser explicadas, e mantidas, apenas pela síntese de componentes celulares ao nível da zona apical. O que quer dizer que estes ápices têm de receber materiais de compartimentos celulares mais atrás. Na verdade, tem-se observado um movimento de citoplasma em direcção à zona apical, proveniente das zonas mais anteriores. Esta corrente citoplasmática unidirecional ocorre juntamente com a corrente bidirecional, ou

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Biologia dos Fungos – Crescimento ciclose, que é mais lenta. Deste modo, todo o micélio contribui, de certa forma, para o crescimento apical das hifas. Durante o seu crescimento, as hifas vão sofrendo ramificações. As hifas que surgem por ramificações de outras têm o mesmo tipo de crescimento apical e podem, por sua vez, sofrer ramificação (figura 3.1).

Figura 3.1 Estágios de desenvolvimento de uma colónia fúngica a partir de um esporo em germinação. Fonte: Lepp (2012).

Os ramos que vão surgindo vão divergindo uns dos outros, o que faz com que o micélio avance no substrato de forma centrífuga e radial. A ramificação das hifas aumenta a densidade do micélio para trás da margem circular de crescimento. À medida que a colónia vai progredindo, na região central, normalmente exausta de nutrientes, surgem novos ramos que ao contrário de divergir sofrem anastomose, criando desta forma uma malha apertadas de hifas. A presença de muitas pontes de anastomose dá origem a uma rede micelar complexa que possibilita uma corrente citoplasmática constante e eficiente (figura 3.2). Esta corrente permite o transporte de materiais para as zonas de crescimento, ou para compartimentos individuais, nas zonas velhas da colónia, com vista à formação de clamidósporos ou outras estruturas diferenciadas. A anastomose permite, também, a troca de núcleos entre diferentes indivíduos de uma mesma espécie.

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Biologia dos Fungos – Crescimento

Figura 3.2 Imagens de um vídeo mostrando o processo de anastomose de duas hifas compatíveis de Rhizoctonia solani. O tempo (t) é representado em minutos depois do início da gravação. A hifa de cima parou de crescer no tempo t0 mas começou a produzir uma ramificação (indicada pelo sinal “>”) no tempo t6 em resposta do ápice que se aproxima. As extremidades das hifas encontram-se no tempo t14. A dissolução das paredes das extremidades e a fusão completa das hifas terminou no tempo t32. Fonte: McCabe, Gallagher, and Deacon (1999).

3.1.1 Mecanismo do crescimento apical As microfotografias mostram sempre uma grande abundância de vesículas ao nível dos ápices das hifas em crescimento, sugerindo que as vesículas estão intimamente envolvidas no mecanismo de crescimento. Pensa-se que estas vesículas se formam nos complexos de Golgi da região subapical migrando, em seguida para o hialoplasma da zona apical, com o qual se fundem libertando, assim, os seus conteúdos ao nível da parede. O conteúdo da maioria das vesículas não foi caracterizado, mas o grande corpo de evidências existente permite construir uma imagem do crescimento da parede ao nível do ápice (Figura 3.3). Alguns dos possíveis conteúdos são discutidos em seguida. 3.1.2 Quitina sintetase A enzima quitina sintetase catalisa a síntese das cadeias de quitina. Sabese que estas cadeias são formadas in situ ao nível do ápice. Elas não são transportadas em vesículas até ao ápice. Quando se testam homogenatos de hifas in vitro quanto à actividade enzimática, a quitina sintetase é encontrada sob duas formas: (i) numa forma inactiva nos quitossomas e por vezes nas membranas; e (ii) numa forma activa intimamente associada às membranas. Já vimos (no Capítulo 2) que os quitossomas assemelham-se a algumas das microvesículas presentes nos ápices das hifas. No entanto, a “concha” que rodeia o quitossoma não é uma membrana fosfolipídea. Sendo assim, os

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Biologia dos Fungos – Crescimento quitossomas poderão ser empacotados em membranas de forma a serem transportados até ao ápice, talvez nos corpos microvesiculares (MVB). A forma inactiva da quitina sintetase, quando inserida na membrana, tem de ser activada por uma protéase que provavelmente atinge o ápice noutras vesículas. O substrato atinge a parte da enzima que se localiza a face interna da membrana celular via citosol de forma que, à medida que as cadeias de quitina são sintetizadas, vão sendo expelidas ao nível da face externa da membrana, que está em contacto com a parede.

Figura 3.3 Diagramas mostrando a organização do crescimento da parede (em cima) e os possíveis componentes da parede celular (em baixo). G – complexo de Golgi; M – microtúbulos; V – vacúolos.

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Biologia dos Fungos – Crescimento Torna-se claro que devem existir mecanismos para regular a actividade da enzima durante o crescimento da parede. Esta regulação poderia ser conseguida parcialmente pelo controlo do transporte das protéases que activam a enzima, parcialmente pelo controlo da taxa de entrega do substrato e pela acção dos inibidores enzimáticos. Sabe-se que o citosol contém um inibidor da quitina sintetase. 3.1.3 Glucano sintetase Esta enzima catalisa a síntese dos -1,3. Tal como a quitina sintetase pensa-se que esta enzima atinja o ápice em vesículas sendo depois integrada na membrana dessa região. O substrato UDP-glicose atinge a enzima via citosol. A actividade da glucano sintetase é regulada de forma diferente da suposta para a quitina sintetase. A enzima é composta por duas subunidades, uma das quais (na face externa da membrana) possui o sítio catalítico e a outra (na face interna) é uma proteína onde se liga a guanosina trifosfato (GTP-binding protein). Pensa-se que a enzima seja activada quando o GTP atinge a face citoplasmática da membrana. Então, as cadeias de glucanos são sintetizadas e expelidas para a parede. A nível da parede, estas cadeias de glucanos parecem sofrer em seguida mais modificações, sendo-lhes adicionadas ligações -1,6 para produzir os glucanos ramificados dos fungos. O número destas ligações aumenta acentuadamente para trás do ápice, mas não foi encontrada qualquer enzima que execute este processo. Como tal, ele pode ocorrer espontaneamente. 3.1.4 Ligações cruzadas Vários tipos de ligações cruzadas surgem entre os principais polímeros constituintes da parede após estes terem sido inseridos na parede, e o estabelecimento destas ligações parece ocorrer progressivamente para trás do ápice da hifa. Por exemplo, nos ápices recém-formados é possível isolar glucanos puros. No entanto, nas regiões mais para trás, os glucanos sofrem aparentemente complexação com a quitina. Para além do aparecimento destas ligações intermoleculares, as cadeias individuais de quitina associam-se umas às outras por meio de ligações de hidrogénio, formando assim as microfibrilas. Os glucanos também se associam entre si. Todas estas ligações adicionais que se estabelecem para trás do ápice em crescimento poderão servir para converter a

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Biologia dos Fungos – Crescimento parede inicialmente plástica numa parede progressivamente mais rígida e estruturada. 3.1.5 Enzimas líticas Existem opiniões divergentes no que respeita à necessidade da participação das enzimas líticas no processo de crescimento apical. Por um lado, foi sugerido que a parede existente ao nível do ápice teria de sofrer um certo grau de degradação de forma a permitir a inserção de novos componentes. Deste modo, o crescimento apical envolveria um certo grau de lise da parede bem como certo grau de síntese. Estes dois processos devem estar em equilíbrio, de modo a assegurar que a parede não se torne demasiadamente fraca nem forte ao nível do ápice. Consistente com esta ideia está o facto de se ter detectado a presença da quitinase, celulase e -1,3-glucanase em fracções da parede das hifas, apesar de estas enzimas poderem estar presentes ao nível da parede na sua forma latente. Além

disso,

as

enzimas

líticas

dos

componentes

da

parede

estão

necessariamente envolvidas na ramificação das hifas, quando novos ápices são criados a partir de uma parede madura preexistente. O facto de, ocasionalmente, os ápices das hifas incharem e rebentarem quando imersos em água tem sido utilizado como mais uma evidência a favor da hipótese da existência de actividade de enzimas líticas ao nível do ápice. O facto de as hifas conseguirem suportar pressões de turgidez consideráveis tem sido utilizado como evidência a favor da ideia de que a parede do ápice deverá ser bastante rígida e, como, tal, terá de ser continuamente degradada durante o crescimento. Por outro lado, trabalhos recentes mostraram que os ápices das hifas possuem um citoesqueleto bem desenvolvido que poderá fornecer suporte estrutural de modo que a parede ao nível do ápice poderá ser verdadeiramente plástica não necessitando da intervenção das enzimas líticas. Se as enzimas líticas estão realmente envolvidas no processo de crescimento da parede, então elas terão de ser transportadas em vesículas. 3.1.6 O modelo “steadystate” de crescimento Weesels (1990) propôs o modelo “steadystate” de crescimento da parede em que é desnecessário o envolvimento de enzimas líticas. De acordo com este modelo, a parede recém-formada ao nível do ápice é viscoelástica (fluída) de 22

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Biologia dos Fungos – Crescimento modo que esta flui para fora e para trás à medida que novos componentes da parede são adicionados ao nível do ápice (Figura 3.4). Então, a parede rigidifica progressivamente em virtude da formação de novas ligações entre os componentes da parede, nas regiões para trás do ápice.

Figura 3.4 Diagrama representando o modelo steady-state do crescimento apical da hifa.

Mas, como é que uma hifa com parede essencialmente fluída consegue resistir à pressão de turgidez? A resposta pode ser: a malha de microfibrilas de actina providencia suporte estrutural. Jackson e Heath (1990) investigaram este ponto com o fungo Saprolegnia ferax (Oomycota). Eles mostrara que o tratamento das hifas com citocalasina E causava ruptura da “malha” de microfibrilas de actina e conduzia inicialmente a um aumento na taxa de extensão apical. Em seguida, os ápices inchavam e rebentavam. A região mais fraca do ápice, mais susceptível de sofrer ruptura, não era a extremidade do ápice onde a “malha” de microfibrilas de actina é mais densa mas sim as regiões laterais onde a actina é menos densa e a parede possivelmente ainda não rigidificou o suficiente para compensar a fraqueza do citoesqueleto. 3.1.7 A força motriz do crescimento apical Tem havido muita especulação sobre a possibilidade de campos eléctricos ou iónicos estarem envolvidos no crescimento apical, porque os ápices das hifas em crescimento, tal como de muitas outras células com crescimento apical (pelos radiculares, tubos de polinização, etc.), geram campos eléctricos à sua volta. Outros estudos sugerem que tais campos estão intimamente envolvidos na absorção dos nutrientes e não no crescimento propriamente dito. Em vez disso,

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Biologia dos Fungos – Crescimento os componentes do citoesqueleto tornaram-se os candidatos mais fortes à força motriz do crescimento apical. Isto é compatível com muitos estudos efectuados em células animais onde protuberância tais como os pseudópodes parecem ser formados pela polimerização da actina. Ainda pouco se sabe sobre o citoesqueleto e as suas funções nas hifas fúngicas, mas estudos com Saprolegnia (Oomycota) mostraram que os ápices conseguem crescer mesmo quando as hifas possuem uma turgidez insignificante porque, provavelmente, a força matriz da extensão apical consiste na polimerização da actina. Estes resultados parecem pôr de parte a hipótese da pressão de turgidez ser a força motriz responsável pelo alongamento das hifas. Existe uma grande abundância de actina nos ápices hifais e tanto a extensão apical como a corrente citoplasmática podem ser paradas pelo tratamento do fungo com citocalasinas que se ligam à actina. O papel dos microtúbulos no crescimento apical é mais problemático. O crescimento apical pode ser cessado pela acção de fungicidas do grupo dos benzimidazois e pela grisofulvina, que interferem com a actividade dos microtúbulos. Coincidente com a paragem do crescimento dá-se uma diminuição progressiva no número de vesículas ao nível do ápice. Sendo assim, os microtúbulos devem estar de alguma forma envolvidos no crescimento apical: podem constituir uma armação através da qual as vesículas são direcionadas ao ápice, ou podem activamente transportar as vesículas. As evidências actuais sugerem que o citoesqueleto, pela interacção com as proteínas motoras (por exemplo, miosina) e o cálcio, possui um papel central no crescimento apical. O ápice poderá ser empurrado para frente pela polimerização da actina (com uma parede viscoelástica que não oferecerá resistência a essa pressão), o protoplasma mover-se-á em direcção ao ápice pela acção da interacção das proteínas motoras com os componentes do citoesqueleto e as vesículas também poderão ser transportadas ao ápice pelos componentes do citoesqueleto. 3.1.8 Germinação Na maioria dos fungos, a germinação dos esporos envolve uma fase inicial em que estes aumentam de volume, em consequência de um processo de hidratação (não envolve qualquer actividade metabólica). Esta fase é seguida por

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Biologia dos Fungos – Crescimento um novo aumento de volume devido à actividade metabólica do esporo. Durante esta última fase, ocorre deposição de novos componentes da parede, de uma forma mais ou menos uniforme, na camada mais interna da parede do esporo. Por fim, surge o tubo de germinação, uma jovem hifa numa zona localizada do esporo (Figura 3.5).

Figura 3.5 Fases da germinação de um esporo de Aspergillus niger. Fonte: Deacon (2006).

Durante a fase anterior à formação do tubo de germinação, a maioria dos novos componentes da parede são depositados numa zona que será mais tarde o ápice do tubo de germinação. Resumindo, a germinação dos esporos envolve uma fase inicial de crescimento não-polarizado da parede, seguida de uma fase de crescimento polarizado. Ainda não se sabe ao certo quais os mecanismos que determinam o local aonde se formam os novos ápices, mas sabe-se que estão envolvidos factores de ordem interna e externa (por exemplo, a tensão de oxigénio). 3.2

Ramificação das Hifas

A simples observação de colónias em ágar revela um certo número de pontos relevantes ao processo de ramificação: 

Os fungos mostram dominância apical. A maioria das hifas sofre ramificação apenas a determinada distância para trás dos seus ápices. Deste modo, o sistema de hifas lembra um pinheiro de natal, em que os ramos se tornam progressivamente mais longos e, por sua vez, ramificados, à medida que nos distanciamos do ápice principal da hifa. Não é conhecida a forma como este controlo é exercido, mas não existe evidência da implicação de hormonas;



Os novos ramos tendem a divergir uns dos outros, preenchendo as lacunas entre as hifas já existentes. Nesta base pode-se assumir que as hifas respondem a gradientes de nutrientes, afastando-se das zonas de escassez que rodeiam as hifas já existentes, ou então que elas

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Biologia dos Fungos – Crescimento respondem negativamente a produtos metabólicos produzidos por outras hifas; 

A densidade de uma colónia fúngica, ou seja, o número de ramificações que apresenta, está directamente relacionada com o nível de nutrientes no meio. Deste modo, as colónias estão esparsamente ramificadas em meios pouco ricos e densamente ramificadas e meios ricos. De qualquer forma, a “força” do meio tem um efeito mínimo na taxa de crescimento linear da colónia. Dentro de certos limites, uma colónia atinge o mesmo tamanho, num determinado tempo, quer num meio rico ou pobre em nutrientes. Pode-se então generalizar que os ápices preexistentes na margem da colónia parecem ter uma demanda prioritária de nutrientes. Quaisquer nutrientes desnecessários ao crescimento destes ápices serão utilizados na ramificação.

Os novos “ramos” surgem pelo desenvolvimento de novos ápices à medida que a colónia cresce e sintetiza novo protoplasma. Os novos ápices podem surgir a partir de praticamente qualquer ponto ao longo da hifa, no entanto raramente se desenvolvem perto do ápice a não ser que o mesmo tenha sido danificado. Com frequência, os novos ápices surgem imediatamente atrás dos septos, provavelmente porque os septos interrompem até um certo grau o fluxo do citoplasma de modo que as vesículas poderão acumular-se nessa região. Seja como for, a produção de um “ramo” requer a produção de um novo ápice a partir da parede celular madura preexistente. Como tal, esta deverá ser precedida por um processo de “amolecimento” da parede. Este processo poderá envolver a “entrega” localizada de enzimas líticas da parede transportadas em vesículas, mas uma outra possibilidade é que as enzimas líticas poderão já estar na parede, à espera de activação. Estes pontos não são só de interesse puramente académico, já que eles estão directamente relacionadas com o comportamento dos fungos nos seus habitats naturais. Por exemplo, o micoparasita Phythium oliogandrum (Oomycota) consegue penetrar e destruir uma hifa de outro fungo após cinco minutos de contacto entre os dois (Figura 3.6). É quase certo que neste processo de penetração estão envolvidas enzimas e tem sido assumido que estas são produzidas pelo micoparasita.

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Biologia dos Fungos – Crescimento

Figura 3.6 Esquema representando a interacção entre o micoparasita Pythium oligandrum (P) e o hospedeiro Trichoderma aureoviride (T). Fonte: Laing and Deacon (1991).

No entanto, a produção de enzimas líticas dos componentes da parede pelos micoparasitas é um fenómeno induzido pela presença de componentes da parede dos hospedeiros. Estas enzimas são tipicamente detectadas em filtrados dos meios de cultura de micoparasitas 24 horas após a adição de substratos indutores. É debatível se estas enzimas extracelulares induzíveis poderão ser produzidas (e ter tempo para actuar) pelo micoparasita após cinco minutos de contacto com o hospedeiro. Uma possibilidade alternativa, ainda que não demonstrada, é que o P. oligandrum poderá activar de forma localizada as enzimas líticas presentes nas paredes da hifa do hospedeiro. Seja como for, este exemplo demonstra a rapidez e o controlo preciso e localizado do processo de ramificação e dissolução da parede durante a interacção das hifas. 3.3

Cinética do Crescimento

A Figura 3.7 mostra uma curva de crescimento típica de um organismo unicelular (levedura), em cultura líquida sob condições de temperatura, pH, arejamento e agitação próximas das óptimas. A curva apresentada é típica de culturas batch, nas quais todos os nutrientes são adicionados no início da mesma. Trata-se de um sistema fechado. Observa-se uma fase inicial denominada lag, seguida por uma fase de crescimento exponencial, uma fase de desaceleração, uma fase estacionária e por fim uma fase de autólise ou morte celular (as mesmas fases são apresentadas por um fungo miceliano com crescimento em superfície). O fim da fase exponencial e o início das fases subsequentes são condicionados por

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Biologia dos Fungos – Crescimento diferentes factores, que podem atuar em conjunto ou isoladamente: exaustão de um ou mais nutrientes, insuficiência de oxigénio, alteração do pH (por produção excessiva de ácidos orgânicos), acumulação de metabólitos a níveis tóxicos, etc.

Figura 3.7 Curva de crescimento de um organismo unicelular em cultura batch.

Os fungos filamentosos também apresentam uma fase de crescimento exponencial, quer em cultura líquida quer em meio sólido. No entanto, na maioria dos casos, os fungos filamentosos dificilmente mantêm esse tipo de crescimento em culturas submersas com agitação, em virtude de normalmente formarem pellets (colónias tridimensionais esféricas). As taxas de difusão de nutrientes e oxigénio para o interior do pellet, e a saída dificultada de produtos metabólicos, rapidamente limitam o crescimento à periferia do pellet. As culturas batch (Figura 3.8) reproduzem as condições dos ambientes naturais em que vários fungos crescem. São utilizadas comummente em processos industriais, em virtude de durante as fases de desaceleração e estacionária serem produzidos e acumulados vários produtos metabólicos de 28

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Biologia dos Fungos – Crescimento interesse comercial (por exemplo, antibióticos, enzimas, ácidos orgânicos, etc.). As culturas batch são também utilizadas no fabrico de cervejas e vinhos, porque o álcool se acumula nas culturas durante as fases de desaceleração e estacionária.

Figura 3.8 Biorreactores batch. Na sua essência, um biorreactor é um recipiente, de dimensão variável, onde são misturados o meio de cultura e o biocatalizador em condições óptimas de reacção. A temperatura e o pH são cuidadosamente regulados. Ar estéril, por vezes com oxigénio, é borbulhado no meio de reacção. Em qualquer altura do processo, podem ser retiradas amostras, para ensaios químicos e biológicos. De modo a evitar possíveis contaminações, procede-se à injecção de vapor de água através de todas as válvulas de admissão, o que as mantém esterilizadas. No fim do período de reacção, que pode variar de horas a dias, o reactor é esvaziado de modo que o produto (ou produtos) possa ser isolado e purificado. Imagem de Allbiom .

A alternativa à cultura batch é a cultura contínua. Em poucas palavras, este tipo de cultura envolve a adição contínua de meio de cultura novo e a remoção de um volume correspondente de meio “antigo”, juntamente com algumas células microbianas. As culturas contínuas são utilizadas tanto para leveduras como para fungos filamentosos, mas no último caso é necessário utilizar uma lâmina misturadora que quebre o micélio, evitando a formação de pellets.

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Biologia dos Fungos – Crescimento Tanto as culturas batch como as contínuas são cuidadosamente monitoradas e automaticamente ajustadas de modo a manter o pH, a temperatura e concentração de oxigénio a níveis desejados. São também vigorosamente agitadas de forma a facilitar o movimento de produtos metabólicos para longe das células e dos nutrientes e oxigénio na sua direcção. A forma mais vulgar de operar em contínuo é o quimiostato. O organismo é cultivado num meio de cultura no qual um determinado nutriente está presente a uma concentração abaixo da óptima de crescimento, todos os outros nutrientes estão presentes em excesso. Sendo assim, este nutriente torna-se um substrato limitante do crescimento. A taxa de crescimento pode ser manipulada apenas pelo ajuste do fluxo de meio de cultura através do fermentador, ou seja, através da variação da taxa de diluição. O organismo mantém-se em crescimento exponencial, mas a taxa de crescimento depende da taxa de diluição e pode ser ajustada a qualquer nível desejado, até cerca de metade da taxa máxima de crescimento. A utilização de culturas contínuas oferece algumas vantagens: podemos obter uma produção contínua de células, em sistema de quimiostato podemos, também, produzir continuamente vários metabólitos secundários, tais como antibióticos. A razão pela qual os metabólitos secundários são só produzidos durante a fase estacionária, em culturas batch, deve-se ao facto de a sua produção ser reprimida por altas concentrações de um ou mais substratos como a glicose. Uma outra vantagem da cultura contínua é a sua possível utilização em estudos de vários tipos. Por exemplo, a fisiologia de um organismo pode ser modificada quer pela alteração do substrato limitante ou simplesmente pelo ajustamento da taxa de diluição. Este último ponto é bem ilustrado na seguinte experiência com S. cerevisiae: se a glicose é utilizada como substrato limitante, então, a baixas taxas de diluição (crescimento lento), as células da levedura acumulam-se e a taxas elevadas (metabolismo rápido) dá-se a acumulação de etanol. A levedura muda da produção de células (biomassa) para a produção de etanol em condições que favorecem um metabolismo rápido, mesmo sendo a glicose o factor limitante do crescimento em ambas casos. Na prática, as culturas batch são ainda as mais utilizadas nos processos industriais (por vezes são modificadas pela adição periódica de nutrientes – sistema fed batch), devido principalmente a factores de ordem económica. Por 30

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Biologia dos Fungos – Crescimento outro lado, a cultura contínua apresenta uma séria desvantagem: o organismo pode sofrer mutação. Na cultura batch é possível periodicamente retornar à estirpe original.

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Biologia dos Fungos – Diferenciação Capítulo 4

Diferenciação

Em termos simples a diferenciação pode ser definida como uma série de eventos regulados que conduz, num organismo, a uma alteração de um estado para outro. Estes estados podem ser de natureza morfológica, fisiológica ou ambas. A germinação de esporos e a produção de metabólitos secundários são exemplos de diferenciação fisiológica mas, neste momento, vai-se centrar a atenção nas alterações morfológicas como forma de introduzir a variedade de estruturas produzidas pelos fungos no estado vegetativo. 4.1

Interconversão Morfológica do Soma

Alguns fungos possuem a capacidade de alterar a sua forma de crescimento de miceliano a leveduriforme e vice-versa em resposta a determinados factores de natureza ambienta, ou em resposta a condições de vida diferentes. Assim, podemos distinguir

fungos

dimórficos, em que a

interconversão morfológica do soma é controlada pela alteração de factores ambientais, em saprobiose, e os fungos difásicos, quando o dimorfismo reflecte duas condições de vida diferentes, parasitismo e saprobiose. 4.2

Estruturas Vegetativas Especializadas

4.2.1 Modificações das Hifas 4.2.1.1 Rizoides Os rizoides são ramificações do soma em forma de raízes curtas (Figura 4.1), na base de estruturas unicelulares de pequena dimensão ou de esporangióforos. Grupos de rizoides estão normalmente ligados entre si por pequenas estruturas aéreas denominadas estolhos.

Figura 4.1 Rhyzopus stolonifer a crescer no pão (à esquerda), com ampliação mostrando o estolho, rizoides e esporangióforos (no meio). À direita, um quitrídio (Chytridium confervae) exibindo rizoides. Observe-se o estolho. Adaptado de Encyclopædia Britannica (2013) e União Europeia (2010).

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Biologia dos Fungos – Diferenciação

4.2.1.2 Apressórios e hifopódios Os apressórios e hifopódios são produzidos por um grande número de fungos parasitas (de plantas, insectos e micoparasitas) durante a fase de penetração no hospedeiro. Consistem de protuberâncias simples ou lobuladas de tubos de germinação (apressórios) ou de hifas vegetativas (hifopódios). A sua função é ancorar o fungo à superfície do hospedeiro, por intermédio de secreções mucilaginosas, enquanto uma fina hifa de penetração invade as células do mesmo (Figura 4.2).

Figura 4.2 À esquerda, apressório de Phytophthora sp. e hifopódio de uma micorriza arbuscular. Existem outras estruturas, tais como haustórios e arbúsculos, que aumentam a superfície de contacto entre os fungos e os respectivos hospedeiros. À direita, conídios de Pyricularia oryzae com tubos de germinação e apressórios. Imagem à esquerda de Rey and Schornack (2013) e à direita de R. J. Howard, obtida através de Vincelli (2006).

4.2.1.3 Haustórios Haustórios são estruturas especializadas na absorção de nutrientes, típicas dos fungos fitoparasitas obrigatórios, que invadem as células do hospedeiro (Figura 3.4). O fungo parasita não chega a penetrar realmente a célula do hospedeiro: o hialoplasma da célula invadida sofre invaginação, de modo a acomodar o haustório do fungo invasor. A parede que delimita o haustório (do latim haustor = bebedor) permanece intacta e é completamente envolvida, na maioria dos casos, por uma bainha de material amorfo (matriz extrahaustorial) possivelmente secretada pelo hospedeiro.

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Biologia dos Fungos – Diferenciação

Figura 4.3 Invasão de uma folha por um fungo que forma haustórios. Fonte: Grupo Virtuous (2014).

No entanto, a sua composição difere da parede celular do mesmo. Sendo assim, o fungo e o hospedeiro vivem em contacto estreito, separados apenas pela parede do primeiro, a matriz extrahaustorial e o hialoplasma do segundo (Figura 4.4). A presença de um haustório no interior de uma célula permite aumentar grandemente a sua área superficial envolvida na troca de nutrientes.

Figura 4.4 Complexo haustorial. Para passar do hospedeiro para o fungo, os nutrientes devem atravessar a membrana extrahaustorial, a matriz extrahaustorial, a parede haustorial e a membrana plasmática do haustório. Fonte: Szabo and Bushnell (2001).

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Biologia dos Fungos – Diferenciação 4.2.1.4 Armadilhas As armadilhas (Figura 4.5) são estruturas especiais, apresentadas por fungos predadores (que colonizam o solo e capturam nemátodos), que variam de hifas viscosas a anéis formados por ramificações de hifas que se enrolam e sofrem anastomose. Uma das mais espectaculares armadilhas consiste de um anel composto por três células capazes de aumentar de volume instantaneamente quando tocadas na superfície interna.

Figura 4.5 À direita, microfotografia de um nemátodo preso em armadilha com o formato de anéis. À esquerda fotos mostrando o processo de constrição de um anel de hifa e um nemátodo preso pelo anel. Imagens obtidas através de Launer (2013).

4.2.2 Agregações de hifas 4.2.2.1 Cordões micelianos e rizomorfos Já foi discutida anteriormente a forma como a variação na densidade de uma colónia miceliana permite uma utilização mais eficiente dos nutrientes disponíveis. Em alternativa, as hifas podem sofrer agregação e formar cordões micelianos e rizomorfos de forma que o fungo se possa expandir por meio destes. Embora os dois termos sejam utilizados indistintamente com frequência para caracterizar qualquer estrutura morfologicamente semelhante a um cordão, é necessário frisar que estes definem duas estruturas fúngicas cuja ontogenia é totalmente diferente, apesar de serem superficialmente indistintos quando maduros amiudadas vezes. As duas estruturas consistem de agregados lineares de hifas com capacidade de crescer unidireccionalmente. Os cordões micelianos e rizomorfos forma-se as margens de colónias de micélios vegetativos ou a partir de estruturas denominadas esclerócios (que serão

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Biologia dos Fungos – Diferenciação abordadas ainda neste capítulo). A maioria apresenta uma capacidade ilimitada de extensão, podendo-se estender por vários metros desde que estejam ligados, na base, a uma fonte de nutrientes (colónia mãe). Estas estruturas estendem-se, normalmente, através de substratos inadequados ao crescimento vegetativo normal, servindo como estruturas de colonização. Uma vez atingido um substrato capaz de suportar o crescimento normal, estas estruturas dão origem a um micélio vegetativo ou a estruturas reprodutivas. Estas estruturas são particularmente características de fungos que produzem corpos de frutificação de grandes dimensões e que colonizam áreas superficiais extensas (por exemplos, bosques e matas). Alguns fungos que infectam as raízes de árvores formam rizomorfos que podem crescer através do solo e iniciar um novo foco de infecção bastante afastado do inicial (por exemplo, Armillaria mellea). Os cordões micelianos e rizomorfos estão praticamente confinados aos Hymenomycetes e Gasteromycetes de Basidiomycota.

Cordão ou feixe miceliano O cordão ou feixe miceliano (Figura 4.6) é uma estrutura especial de translocação ou colonização. É relativamente simples e desenvolve-se a partir de hifas normais, quando as ramificações “correm” paralelamente e permanecem unidas e compactadas em torno da hifa “mãe”, em vez de divergirem desta.

Figura 4.6 Modelo de cordões micelianos debaixo de um grupo de cogumelos (à esquerda) e microfotografia mostrando o corte transversal de um cordão miceliano (à direita). Observem-se as hifas condutoras (largas e ocas) cercadas por inúmeras fibrilares. Retirado de AMA e Frances M. Fox (1987).

A presença de materiais de cimentação ajuda a manter as hifas unidas, ao mesmo tempo que a estrutura do feixe é consolidada pela presença de numerosas

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Biologia dos Fungos – Diferenciação pontes de anastomose entre as diferentes hifas que o constituem. Num feixe podemos distinguir pelo menos três tipos diferentes de hifas: hifas condutoras, volumosas, com paredes extremamente espessas e sem conteúdo citoplasmático, hifas fibrilares, estreitas, com paredes espessas e praticamente sem lúmen, e hifas normais, metabolicamente activas. Pensa-se que as hifas condutoras actuem como os vasos xilémicos das plantas, já que apresentam pouca resistência ao movimento da água. Por outro lado, as hifas fibrilares possuirão um papel estrutural, protegendo e mantendo a integridade das hifas condutoras. Apesar de existir esta diferenciação ao nível das hifas, não se verifica qualquer arranjo ordenado das mesmas. Os vários tipos de hifas estão dispostos ao acaso e firmemente compactados por materiais de cimentação. O fungo Serpula lacrymans tem sido utilizado exaustivamente em estudos sobre os processos envolvidos no desenvolvimento de cordões micelianos. Foi sugerido que a hifa principal liberta compostos azotados para o meio que a rodeia, o que induziria os ramos a não divergirem desta. Os cordões micelianos são comuns nas espécies de Agaricus, incluindo A. bisporus e em muitas espécies fitoparasitas.

Rizomorfo O rizomorfo (do grego rhiza = raiz + morfe = forma) é também uma estrutura de colonização e translocação. Os rizomorfos distinguem-se dos cordões micelianos por apresentarem um notável grau de crescimento coordenado e serem capazes de sofrer ramificação. Nos rizomorfos mais diferenciados como a Armillaria mellea existe uma zona de crescimento “multicelular” especial, localizada a aproximadamente 25 m do ápice do rizomorfo, que é equivalente ao ápice radicular das plantas superiores (meristema radicular). Logo atrás da zona de crescimento existe uma zona de absorção e logo atrás desta o rizomorfo é considerado maduro (Figura 4.7).

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Biologia dos Fungos – Diferenciação

Figura 4.7 Rizomorfo. Fonte: Deacon (2006).

A zona “madura” do rizomorfo é constituída por uma medula central consistindo de hifas de parede fina e de algumas fibrilares. Esta medula emerge progressivamente numa medula externa e no córtex. O córtex é constituído por hifas de parede muito espessa envolvidas por uma mucilagem electrodensa. A camada mais externa desta zona constitui uma “casca” e é formada por hifas com paredes celulares densamente pigmentadas ou melanizadas. À medida que o rizomorfo envelhece, a medula central sofre colapso dando origem a um canal central condutor de oxigénio. O trabalho de Smith e Griffin (1971) veio esclarecer o comportamento dos rizomorfos na natureza. Foi demonstrado que o ápice do rizomorfo necessita de permanecer hialino para que haja crescimento. Isto é normalmente conseguido pela elevada taxa metabólica da região, consumindo o oxigénio pela respiração e mantendo a pressão parcial de O2 (PO2) abaixo de 0,03 no exterior do ápice do rizomorfo. Mais atrás no rizomorfo, as células respiram mais lentamente e a pressão parcial de O2 aproxima-se da do ar (0,21). Então, a superfície do rizomorfo sofre melanização, sendo este um processo que oxidação que envolve a polimerização de resíduos fenólicos. A importância deste processo torna-se evidente quando o rizomorfo cresce em direcção a ambientes relativamente secos como, por exemplo, os arenosos. Nestes casos, o oxigénio difunde-se mais rapidamente em direcção ou ápice (10.000 vezes mais rapidamente no ar do que na água) e a taxa respiratória não é suficiente para manter a PO2 a níveis baixos porque a película aquosa que normalmente rodeia o ápice do rizomorfo torna-se mais fina. Por esta razão, o ápice sofre melanização e o crescimento cessa. Em resposta, forma-se um novo “ramo”, mais atrás no rizomorfo, que pode explorar novas regiões no solo. Esta simples sequência de eventos permite que o rizomorfo colonize ambientes

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Biologia dos Fungos – Diferenciação adequados, assegurando, também, que este se mantenha a uma profundidade ais ou menos constante, suficientemente próximo da superfície, de modo que o oxigénio se difunda até ao rizomorfo, mas não tão próximo que o ápice sofra dessecação.

Função dos cordões micelianos e rizomorfos No que respeita o crescimento, os cordões micelianos e rizomorfos podem ser vistos como estruturas que permitem que o fungo se alastre em substratos inadequados, em termos de disponibilidade de nutrientes, permanecendo ainda ligadas ao micélio que os originou. Por outro lado, a sua principal função parece ser a translocação de nutrientes de uma colónia já estabelecida de forma a permitir que o fungo colonize à distância um novo substrato. As vantagens conferidas pela posse destas estruturas aos fungos parasitas de raízes de árvores e aos que colonizam saprobioticamente bosques e florestas, são fáceis de se entender. Elas não só permitem que os parasitas alcancem as raízes de outras árvores a grande distância, como também providenciam um fornecimento abundante de nutrientes que podem ser utilizados na penetração de barreiras mecânicas, tais como a periderme das raízes, ou na síntese de vários complexos enzimáticos necessários à invasão bem-sucedida de tecidos tão resistentes como os que constituem as raízes. Uma simples hifa ou um esporo não oferecem tal potencial. Além disso, o canal central do rizomorfo permite a difusão do oxigénio até ao local do ataque, o que possibilita a ocorrência do metabolismo aeróbio, mesmo a profundidades razoáveis no solo. De igual forma, os fungos responsáveis pela biodegradação de matéria vegetal morta (troncos, raízes, folhas, etc.) podem deparar com substratos com limitadas fontes de carbono e azoto prontamente disponíveis. Nestes casos, a colonização bemsucedida do novo substrato depende da translocação de quantidades apreciáveis de nutrientes através do cordão miceliano ou rizomorfo. Estes nutrientes asseguram a síntese de enzimas líticas extracelulares (celulases, hemicelulases, etc.) as quais iniciam a degradação do substrato viabilizando a sua colonização. Esta capacidade confere-lhes uma vantagem inicial sobre os fungos que não produzem tais estruturas.

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Biologia dos Fungos – Diferenciação 4.2.2.2 Plectênquimas O micélio sofre organização dando origem a tecidos de densidade e firmeza variáveis durante determinadas fases do ciclo de vida de muitos fungos. O termo plectênquimas é utilizado para designar todos os tipos de tecidos fúngicos organizados (Figura 4.8).

Figura 4.8 Plectênquimas. A - pseudoparênquima; b - prosênquima. Imagem de Maruthi (2014).

Podemos

reconhecer

dois

tipos

principais

de

plectênquimas:

prosênquimas, constituídos por hifas fracamente agregadas que se dispõem mais ou menos paralelamente, tipicamente alongadas e distinguíveis, e pseudoparênquimas, constituídos por células mais ou menos isodiamétricas, ou ovais, fortemente agregadas devido a pressões mútuas, assemelhando-se às células que constituem o parênquima das plantas vasculares. Neste tipo de tecido, as hifas perdem a sua individualidade, tornando-se mais curtas e diferenciadas em células. Por outras palavras, perdem o seu carácter hifal. Os prosênquimas e pseudoparênquimas compõem vários tipos de estruturas somáticas e reprodutivas por muitos fungos. Duas dessas estruturas somáticas são os estromas e esclerócios. Os estromas são estruturas somáticas compactas constituídas por matrizes densas de hifas que, por vezes, incluem fragmentos de substrato, que podem formar corpos de frutificação (Figura 4.9).

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Biologia dos Fungos – Diferenciação

Figura 4.9 Estroma de ergot (Claviceps purpúrea). Na periferia do “chapéu”, observam-se peritécios, onde se localizam os ascos que albergam os seus esporos. Imagem tirada de Holt (2013).

Esclerócios Os esclerócios (do grego skleros = duro) são, na maioria dos casos, estruturas relativamente maciças, constituídas por hifas fortemente agregadas, com crescimento definido. No entanto, os esclerócios podem diferir muito na forma, dimensão e complexidade, variando desde agrupamentos celulares facilmente desagregáveis, como forma irregular e de dimensões reduzidas (menos de 100 m de diâmetro) até estruturas relativamente compactas, redondas, com 20 cm ou mais de diâmetro. No entanto, maioria destas estruturas não excede 5 mm de diâmetro, sendo normalmente constituídas por plectênquimas. Os esclerócios contêm quantidades substanciais de materiais de reserva, como o manitol, a trealose, o glicogénio e muitas vezes lípidos, servindo tanto como estruturas de sobrevivência e propagação como de armazenamento. Estas estruturas sobrevivem independentemente do micélio que lhes deu origem, suportando condições mais severas de crescimento (temperaturas muito baixas ou elevadas, secura, etc.) e por períodos mais longos que qualquer outro tipo de estrutura de resistência.

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Biologia dos Fungos – Diferenciação Para muitos fungos parasitas de plantas os esclerócios constituem a única forma de sobrevivência na ausência de um hospedeiro adequado. Os esclerócios são característicos de certos géneros tais como Claviceps, Sclerotinia, Sclerotiou e Typhula, dos quais muitas espécies são parasitas. Alguns esclerócios são capazes de sobreviver no solo por períodos muito longos, apesar de serem atacados por vários microrganismos. Os esclerócios de Sclerotium cepivorum podem apresentar 70-80% de germinação depois de 4 anos no solo, os de Verticillium dahliae podem persistir no solo durante 14 anos. Quando as condições se tornam favoráveis, as abundantes reservas endógenas são utilizadas para a germinação do esclerócio, podendo formar-se um micélio vegetativo ou estruturas de reprodução. A figura 4.11 ilustra a estrutura de esclerócios maduros de Paxillus involutus, Cenococcum geophilum e Sclerotium hydrophilum. Podemos verificar a existência de um anel periférico (casca) constituído por células mortas embebidas numa matriz extracelular. Segue-se um córtex constituído por um tecido pseudoparenquimatoso, com células volumosas de parede espessas e fortemente melanizadas. A zona mais interna é denominada medula, que é prosenquimatosa e constituída por hifas de armazenamento (com reservas substanciais de glicogénio, lípidos ou trealose), na maioria dos casos embebidas numa matriz mucilaginosa. As melaninas presentes nas paredes celulares não só as tornam impermeáveis como também reduzem, ou evitam, a sua lise. Estes pigmentos protegem fisicamente a quitina e as glucosanas presentes na parede, em virtude de envolverem estas moléculas, ao mesmo tempo que inibem a actividade de quitinases e glucanases produzidas por outros microrganismos. Sem este tipo de protecção, qualquer estrutura de dormência, armazenamento ou translocação (clamidósporos, esclerócios, rizomorfos, etc.) tornar-se-ia uma fonte rica de nutrientes para qualquer tipo de organismo antagonista.

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Biologia dos Fungos – Diferenciação

Figura 4.10 Esclerócios maduros de Paxillus involutus (em cima, à esquerda), Cenococcum geophilum (em cima, à direita; aberto) e Sclerotium hydrophilum (em baixo; corte transversal). Na foto de baixo, note-se a casca, o córtex (massa densa de células) e a medula (mais dispersa). As imagens de cima são de F. M. Fox (1986) e a de baixo de New Brunswick Museum (2013c).

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Biologia dos Fungos – Reprodução Capítulo 5

Reprodução

A reprodução é um conjunto de eventos que conduz à produção de novos indivíduos com as características típicas da espécie. A maioria dos fungos é capaz de se reproduzir tanto sexual como assexualmente. Em geral, a reprodução assexuada é a mais importante para a propagação da espécie, porque resulta na produção de um elevado número de indivíduos e o seu ciclo é repetido amiudamente. Em alguns fungos, o ciclo sexual ocorre uma vez em cada ano. A diferenciação das estruturas reprodutoras em fungos, dependente do potencial genético de cada organismo, é normalmente condicionada por factores ambientais. “... as condições para o crescimento vegetativo e a reprodução são diferentes. Antes de o organismo se tornar competente para a produção de estruturas reprodutoras é necessário um período mínimo de crescimento vegetativo, durante o qual se sintetizam metabólitos, enzimas ou nutrientes essenciais à reprodução. Esta é muitas vezes induzida quando algum factor externo ou interno, frequentemente nutrientes, se torna limitante para o crescimento vegetativo. As condições externas indutoras da reprodução são, em geral, mais específicas e menos diversas que as permissíveis do crescimento vegetativo”. Morton (1967)

Durante a formação das estruturas reprodutora, sexuais e assexuais, todo o soma pode ser convertido em uma ou várias destas estruturas. Deste modo, as fases somática e reprodutiva não ocorrem simultaneamente no mesmo indivíduo. Os fungos que apresentam esta característica são denominados holocárpicos (do grego holos = todo + karpos = fruto). No entanto, na maioria dos fungos, as estruturas reprodutoras formam-se a partir de porções determinadas do soma, continuando o restante com a sua actividade vegetativa normal. Os fungos pertencentes a esta categoria são denominados eucárpicos (do grego eu = bom + karpos = fruto). Deste modo, as formas holocárpicas são menos diferenciadas do que as eucárpicas. A reprodução implica normalmente a produção de diferentes tipos de esporos, que se formam em diferentes tipos de esporóforos – estruturas que 44

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Biologia dos Fungos – Reprodução que produzem, ou suportam, os esporos. No ciclo assexual de alguns fungos, no entanto, os esporos podem formar-se directamente nas hifas vegetativas. Em todos os fungos, as estruturas reprodutoras encontram-se isoladas do resto do soma por intermédio de septos completos ou oclusos. 5.1

Esporóforos

O esporóforo (Figura 5.1) é uma ramificação miceliana especializada, ou um plectênquima, que emerge do soma vegetativo e no qual se diferenciam células esporogénicas e esporos.

Figura 5.1 Esporóforo de Rhizopus.

5.1.1 Esporóforos simples Esporóforos simples (Figura 5.2) são hifas especializadas, nas quais se diferenciam células esporogénicas e esporos.

Figura 5.2 Esporóforos simples e os tipos de esporos relacionados. Os conidióforos são característicos de fungos que produzem conídios. Os esporangióforos são característicos dos que produzem esporangiósporos.

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

45

Biologia dos Fungos – Reprodução

Os esporóforos simples são normalmente erectos e por vezes distintamente ramificados (por exemplo, conidióforos e esporangióforos). 5.1.2 Esporóforos compostos Esporóforos compostos são estruturas estromáticas ou semiestromáticas, vulgarmente referidas como corpos de frutificação (por exemplo, cogumelos e corémios). Os tecidos das frutificações dão protecção e suporte às células esporogénicas, ao mesmo tempo que as elevam acima do substrato, de forma que facilitem a dispersão dos esporos. Na verdade, a forma assumida pelo corpo de frutificação está sempre relacionada com o tipo de dispersão dos esporos. Nos membros do grupo Ascomycota, as células esporogénicas sexuais são denominadas ascos e o corpo de frutificação ascocarpo. Em Basidiomycota são denominados basídios e basidiocarpo, respectivamente (Figura 5.3).

Figura 5.3 Esporóforos compostos.

5.2

Esporos

“... esporo é uma estrutura especializada para a reprodução, sobrevivência e dispersão, normalmente destacada do soma fúngico, caracterizada por actividade metabólica mínima, reduzido conteúdo em água e ausência de movimento citoplasmático...”. Gregory (1966)

46

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

Biologia dos Fungos – Reprodução Os esporos são comummente denominados de acordo com a sua morfologia e ontogenia, distinguindo-se entre os esporos sexuais (oósporos, zigósporos, ascósporos e basídiosporos) e assexuais (esporangiósporos e conídiosporos ou conídios). A estrutura dos esporos difere, normalmente, da vegetativa em vários aspectos: 

A parede pode ser mais espessa e impregnada de lípidos e pigmentos;



Nalguns casos, o citoplasma é pouco diferenciado, sendo o retículo endoplasmático e as mitocôndrias pouco desenvolvidos;



Normalmente, os esporos contêm grandes quantidades de materiais de reserva como lípidos e glicogénio. Associados a esta característica estão um reduzido conteúdo de água e uma reduzida taxa de metabolismo endógeno.

Convém salientar que os esporos fúngicos são extremamente diversos e, nalguns casos, nenhuma das características citadas é encontrada. Os zoósporos de Oomycota e Chytridiomycota são um caso extremo de o que foi descrito. Estes esporos não apresentam parede celular, possuem um grande número de organitos citoplasmáticos, incluindo flagelos, são metabolicamente activos e geralmente possuem reservas limitadas de nutrientes. Eles serão descritos mais adiante. Os esporos apresentam dois tipos de dormência: endógena ou constitutiva e exógena. Os esporos com dormência endógena não podem germinar, mesmo que as condições ambientas sejam ideais para o crescimento vegetativo. Estes esporos requerem um período de maturação antes que estejam aptos para germinar. No entanto, esta propriedade pode ser contornada por formas diferentes de manipulação, que os activam: choques térmicos (calor ou frio), remoção da parede externa, tratamentos químicos com solventes orgânicos como furfural e outros compostos heterocíclicos. A dormência constitutiva é causada por diversos factores, dependendo dos esporos em questão. Por exemplo, os esporos das ferrugens (como Puccinia graminis) contêm materiais inibitórios que devem ser libertados do esporo, ou então que são lentamente metabolizados, antes de a germinação ocorrer. Os esporos sexuais dos fungos geralmente apresentam dormência endógena. A dormência exógena é a forma mais comum de dormência nos esporos assexuais. Este estado é imposto pelo ambiente, e os

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47

Biologia dos Fungos – Reprodução esporos são capazes de germinar sempre que as condições ambientais são apropriadas ao crescimento vegetativo. As condições ambientais necessárias à germinação incluem a disponibilidade de água, temperatura, pH, arejamento adequado, etc. Por vezes, existe uma exigência de dióxido de carbono e frequentemente os esporos necessitam de fontes externas de nutrientes tais como o azoto, carbono e as vitaminas. Muitas vezes, os esporos não conseguem germinar em ambientes naturais como o solo ou a superfície foliar, devido à actividade outros organismos. Então, diz-se que estes esporos estão sujeitos à fungiostase ou micostase. Em alguns casos (por exemplo, o Botrytis cinérea), os esporos germinam na presença de um micélio gerador. Isto pode ser visto uma forma de assegurar que eles sejam disseminadas antes de germinarem. O acentuado aumento da actividade metabólica, durante a fase pré-germinativa dos esporos, conduziu a uma nova e interessante aplicação dos mesmos na indústria. Sabe-se que uma grande variedade das enzimas que se encontram presentes nos esporos estão ausentes no micélio vegetativo, ou então são produzidas por este apenas na presença dos seus substratos. Ou seja, estas enzimas são constitutivas nos esporos e induzíveis no micélio vegetativo. Durante as fases iniciais da germinação, os esporos são capazes de absorver compostos orgânicos, transformá-los numa enorme variedade de compostos industrialmente úteis por acção das suas enzimas constitutivas e subsequentemente libertá-los para o meio de cultura. Além disso, o processo germinativo per si pode ser inibido sem que a eficiência destas transformações seja afectada. É apenas necessário que os esporos sejam hidratados. Deste modo, os mesmos esporos podem ser utilizados repetidas vezes para um mesmo fim. Actualmente, os esporos dos fungos são utilizados industrialmente em vários processos de transformação de compostos orgânicos, nomeadamente: a transformação de esteroides, produção de cetonas a partir de ácidos gordos, hidrólise do amido, modificações de antibióticos, etc. A extraordinária eficiência com que os esporos efectuam estas transformações é surpreendente porque, em muitos casos, estas actividades parecem não estar relacionadas com as necessidades fisiológicas dos mesmos, quer durante a dormência, quer durante a germinação. 48

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Biologia dos Fungos – Reprodução 5.3

Reprodução Assexuada

A reprodução assexuada inclui todos os processos de multiplicação de indivíduos de uma espécie que não envolvem cariogamia e meiose. Como não ocorrem modificações na fase nuclear, considera-se que é um processo de reprodução conservativo, funcionando fundamentalmente como mecanismo de disseminação de um genoma previamente estabelecido. No caso dos fungos, a existência de um estado cenocítico com heterogeneidade nuclear é suficientemente frequente para conferir à reprodução assexuada uma participação importante na disseminação da variabilidade. Os processos de reprodução assexuada encontrados nos fungos incluem, para além da fragmentação do soma, a fissão binária e gemulação (encontradas nas leveduras) e a produção mitótica de esporos (mitósporos) que, em condições favoráveis, germinam produzindo um novo micélio. Nos fungos micelianos existem fundamentalmente dois tipos de esporos assexuais:

esporangiósporos

e

conídiosporos

ou

conídios.

Os

esporangiósporos são típicos de fungos “inferiores” e se desenvolvem por clivagem do citoplasma em torno de cada núcleo de um esporângio (do grego spora = semente, esporo + angeion = recipiente) multinucleado. Os conídios geralmente resultam de uma célula conidiogénica pré-existente, por processos que não envolvem clivagem citoplasmática. 5.3.1 Esporangiósporos Os esporangiósporos são produzidos pelos membros das divisões Oomycota, Chytridiomycota e Zygomycota. Na maioria destes fungos, os esporângios

resultam

da

dilatação

terminal

e

diferenciação

de

hifas

especializadas, designadas esporangióforos (simples ou ramificados). Os esporângios

contêm

normalmente

um

elevado

número

de

esporos

(polisporulado), embora haja excepções – esporangíolos e merosporângios (oligosporulados) (Figura 5.4).

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49

Biologia dos Fungos – Reprodução

Figura 5.4 Esporângio de Rhizopus stolonifer (polisporulado) e merosporângio de Thamnidium elegans. Imagens de Roberts (2014) e Barron (2013).

Os esporângios podem ser terminais ou intercalares. Em alguns membros dos Chytridiomycota, toda a célula vegetativa é convertida num esporângio, após a sua separação dos rizoides por um septo completo. A fora como se dá a clivagem do citoplasma multinucleado, aquando da formação dos esporangiósporos, difere de fungo para fungo e pode ser ou não uma característica dos diferentes grupos. No entanto, existe um mecanismo básico comum a todos os casos: vacúolos, vesículas e outras membranas citoplasmáticas fundem-se de forma a produzir um sistema tubular membranar que delimita cada núcleo e respectivo citoplasma. Assim, cada esporo fica envolvido por uma membrana completa. Os esporangiósporos permanecem no interior do esporângio durante todo o seu desenvolvimento, sendo libertados apenas quando maduros. A libertação dos esporangiósporos pode ser feita através de um ou mais poros que se desenvolvem na parede esporangial, ou então por colapso da mesma. Existem dois tipos de esporangiósporos: zoósporos e aplanósporos.

Zoósporos Os zoósporos (do grego zoon = animal + spora = esporo) possuem um ou dois flagelos, por meio dos quais se movimentam, que podem desenvolver-se durante a clivagem do citoplasma ou depois. Estes esporos não possuem parede celular e são exclusivos das divisões Myxomycota, Plasmodiophoromycota, Oomycota e Chytridiomycota (Figura 5.5).

50

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Biologia dos Fungos – Reprodução

Figura 5.5 Tipos de zoósporos encontrados em fungos (despreze-se a escala). A seta indica a direcção do movimento do zoósporo. (a) Zoóporo de um flagelo posterior (opisthokont) encontrado em muitos Chytridiomycota; (b) flagelo com vários flagelos (até 16) posteriores, de alguns Chytridiomycota anaeróbicos que habitam no rúmen (Neocallimastigales); (c) zoósporo com flagelos diferentes (anisokont), característicos de Myxomycota e Plasmodiophoromycota; (d) zoósporo com um flagelo anterior apresentando um flagelo (axonema) revestido de mastigonemas, típicos de Hyphochytridiomycota; (e, f) zoósporos biflagelados com flagelos heterokont, um simples e outro revestido, encontrados em grupos diferentes de Oomycota. Fonte: Webster and Weber (2007).

Os zoósporos são quimiotáticos e a sua maior vantagem reside na capacidade de selecionar o substrato onde germinarão. Alguns Oomycota superiores apresentam comportamentos peculiares, que reflectem uma adaptação progressiva às condições terrestres. Por exemplo, Phytophtora infestans (agente etiológico da murcha tardia da batatinha) possui esporângios que se destacam e são dispersos pelo vento. Se estes são depositados na superfície do hospedeiro em condições de baixa temperatura e elevada humidade, o citoplasma do esporângio sofre clivagem e formam-se zoósporos, que nadam até ao local de penetração (por exemplo, os estomas) e iniciam a infecção. Se a temperatura for elevada e a humidade relativa baixa, o esporângio germina directamente, não havendo formação de zoósporos. Outra característica interessante dos Oomycota é a sua peculiar sensibilidade à estreptomicina. Em concentrações subletais, este antibiótico afecta grandemente a clivagem do citoplasma no esporângio, de modo que esta não possa ocorrer ou então é incompleta e resulta na produção de zoósporos de grandes dimensões, multinucleados e com vários flagelos (dois por núcleo). Estes esporos são incapazes de movimento coordenado. A estreptomicina tem sido utilizada comercialmente no controlo do míldio dos lúpulos, já que os zoósporos

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51

Biologia dos Fungos – Reprodução não conseguem movimentar-se na direcção dos estomas onde normalmente iniciam a infecção.

Aplanósporos Os aplanósporos (do grego a = não + planetes = vagabundo + spora = esporo) desenvolvem uma parede celular distinta depois da clivagem do citoplasma e não possuem flagelos, evidentemente. Este tipo de esporos é encontrado em Zygomycota, sendo característico da ordem Mucorales. Em Rhyzopus, por exemplo os esporângios são estruturas esféricas que se formam nos ápices de hifas erectas e melanizadas (esporangióforos) que surgem agrupadas no micélio. No interior do esporângio em desenvolvimento surge um septo em forma de cúpula. Este septo divide o esporângio em duas partes: uma distal fértil, produtora de esporos, e uma estéril – a columela (Figura 5.6).

Figura 5.6 Esporângios e o processo de dispersão dos esporos de Rhizopus. Quando o esporângio amadurece, a columela colapsa-se e os esporos dispersam-se. Imagem de Puigdomenech (2012).

Ao secar, o esporângio fende-se espontaneamente. A columela sofre colapso e a sua forma altera-se e passa a assemelhar-se a uma bacia invertida. 52

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Biologia dos Fungos – Reprodução Esta alteração na forma da columela provoca o colapso da frágil e seca parede esporangial, deixando exposta às correntes de ar uma massa de esporos secos que facilmente se dispersam com o vento. Noutros Mucorales, especialmente em muitas espécies do género Mucor, o esporângio maduro transforma-se numa gota com esporos no ápice do esporangióforo. A parede do esporângio dissolve-se, exceptuando-se uma região basal em forma de colar, e os aplanósporos ficam contidos na gota mucilaginosa. Estes esporos são dispersos de várias formas: aderindo à superfície externa de insectos, por acção mecânica da chuva, etc. 5.3.2 Conidiósporos Os conídios são produzidos em hifas especializadas, designadas conidióforos, que suportam as células conidiogénicas. Os conidióforos, distintos (macronemáticos) ou indistintos (micronemáticos) do resto do micélios, podem ser simples ou ramificados, com complexidade variável e em determinados organismos associam-se formando corpos de frutificação assexuados – corémios, picnídios e acérvulos (Figura 5.7).

Figura 5.7 Corpos de frutificação assexuados de fungos conidiogénicos: corémios (em cima, à direita), picnídio (em cima, à esquerda) acérvulo (em baixo). Imagens de Kronmiller and Arndt (2014), Watt and Ahn e Watt (2012).

A classificação dos conídios formados pelos fungos micelianos pode-se basear em critérios do tipo morfológico (forma, ornamentação, cor, número de células e tipo de apêndices; ver Figura 5.8) ou ontogénico. Segundo Saccardo (1899), os conídios podem ser hialinos (hialósporos) ou pigmentados (faeósporos),

unicelulares

(amerósporos),

bicelulares

(didimósporos),

multicelulares (fragmósporos, dictiósporos, escolecósporos, helicósporos e estaurósporos).

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Biologia dos Fungos – Reprodução

Figura 5.8 Alguns exemplos de conidióforos, células conidiogênicas e conídios. A. Acarocybellina arengae – aspecto geral do conidióforo com células conidiogênicas e conídios. B. Coleodictyospora micronesiaca – conídios envoltos em camada mucilaginosa. C-E. Corynesporopsis inaequiseptata. C. Ápice do conidióforo com célula conidiogênica e conídio. D. Conídio. E. Conídios em cadeia. F-H. Corynesporopsis isabelicae. F. Ápice do conidióforo com célula conidiogênica e conídio. G-H. Conídios. I-J. Gliomastix luzulae. I. Conidióforo rugoso com célula conidiogênica e conídios. J. Conídios em cadeia. K. Helicoma dennisii – conidióforo com células conidiogênicas e conídios. L-N. Helicoma viridis. L. Conidióforos com células conidiogênicas. M. Conídio. N. Esclerócio pedicelado. O-P. Helminthosporium palmigenum. O. Conídios em cadeia. P. Aspecto geral do conidióforo com células conidiogênicas e conídios. Q-R. Physalidiella elegans. Q. Conídio com células laterais sub-hialinas. R. Aspecto geral do conidióforo com células conidiogênicas e conídios. S-T. Repetophragma moniliforme. S. Aspecto geral do conidióforo com células conidiogênicas e conídio. T. Conídio constrito nos septos. U. Spadicoides macrocontinua – aspecto geral do conidióforo com células conidiogênicas e conídios. Barras = 50 μm (A); 20 μm (B, D, E, G, P); 10 μm (C, F, H, I, J, K, L, M, N, O, Q, R, S, T, U). Fotos de de Castro, Gutiérrez, and Sotão (2012).

Existem dois tipos básicos de conidiogénese: tálica e blástica.

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Biologia dos Fungos – Reprodução Na conidiogénese tálica, um compartimento preexistente da hifa é totalmente transformada num conídio. O compartimento em causa pode ser terminal ou intercalar. Os conídios tálicos, ou artroconídios, podem sofrer dilatação mas esta ocorre somente depois da formação do(s) septo(s) que delimita(m) o conídio. Se todas as camadas da parede da célula conidiogénica participam na formação da parede do conídio, diz-se que o conídio é holotálico (Figura 5.9).

Figura 5.9 Conidiogénese holotálica. Imagem de New Brunswick Museum (2013b).

Se, no entanto, a camada mais externa da parede da célula conidiogénica não contribui para a formação da parede do conídio, este é chamado enterotálico (Figura 5.10).

Figura 5.10 Conidiogénese enterotálica. Imagem de New Brunswick Museum (2013b).

Os conídios holotálicos são os mais comuns na divisão Deuteromycota. Os conídios tálicos resultantes da fragmentação de hifas preexistentes são designados habitualmente de artrósporos ou oídios. Os conídios tálicos resultantes da dilatação de compartimentos terminais, ou intercalares, seguida de espessamento pronunciado da parede, designam-se clamidósporos (ver Capítulo 2, Figura 2.3). Na conidiogénese blástica, o conídio forma-se pela transformação de parte da célula conidiogénica e sofre pronunciada dilatação antes de ser delimitado por

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Biologia dos Fungos – Reprodução um septo. Podemos reconhecer dois tipos de conídios blásticos. Tal como acontece com os tálicos, os dois tipos são caracterizados com base no comportamento da parede da célula conidiogénica durante a formação dos conídios. Na formação de um conídio holoblástico, todas as camadas da parede da conidiogénica estão envolvidas na formação da parede do conídio (Figura 5.11).

Figura 5.11 Conidiogénese holoblástica. Imagem de New Brunswick Museum (2013b).

Na conidiogénese enteroblástica (Figura 5.12) a camada mais externa da parede da célula conidiogénica rompe-se durante a diferenciação do primeiro conídio e não contribui, por isso, para a subsequente formação da parede dos blastoconídios. A parede primária dos conídios subsequentemente formados resulta da dilatação, com adição de novo material da parede interna conidiogénica.

Figura 5.12 Conidiogénese enteroblástica. Imagem de New Brunswick Museum (2013b).

Os conídios enteroblásticos fialídicos, ou fialoconídios, são comuns em Deuteromycota. Em alguns dos géneros que produzem fialoconídios, a célula conidiogénica é denomina da fiálide. A fiálide produz conídios de forma basípeta (o conídio mais jovem na base), a partir de uma abertura terminal, sem terminar o seu comprimento de forma detectável (Figura 5.13). Ou seja, o ponto no qual os conídios são formados (locus conidiogénico) é mais ou menos fixo. No entanto, com frequência, a parede da fiálide sofre distensão para lá do locus conidiogénico, formando aquilo conhecido como colarete. As fiálides podem ser muito diferentes

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Biologia dos Fungos – Reprodução em aparência de espécie para espécie. A maioria apresenta uma forma de garrafa com uma região estreita próxima do locus conidiogénico. As fiálides podem-se encontrar ligadas directamente às hifas vegetativas ou, mais vulgarmente, ser formadas isoladamente ou em grupos no topo de conidióforos.

Figura 5.13. Microfotografia do ápice de uma fiálide de Denrostibella. Note-se um conídio maduro em cima. Imagens de Kendrick (2010a).

Outro

tipo

de

célula

conidiogénica

também

muito

comum

em

Deuteromycota é a anélide, a partir da qual se formam conídios anelídicos ou anelósporos. Na anélide, o locus conidiogénico não é fixo como acontece na fiálide. A anélide prolifera e alonga à medida que se forma cada conídio. Como resultado, o locus conidiogénico move-se distalmente (figura 5.18). Os conídios formam-se em sucessão basípeta e à medida que cada um se separa da célula conidiogénica deixa uma cicatriz em forma de anel ou anelada, na superfície externa da anélide (Figura 5.14). Hammil (1971-1979) estudou o processo de conidiogénese anelídica e defende que o processo seja enteroblástico e que as anélides e fiálides não sem mais do que um mesmo processo básico de conidiogénese. Segundo Kendrick (1971), a conidiogénese anelídica é uma forma especializada de conidiogénese holoblástica. Como foi visto, o comportamento do locus conidiogénico pode variar durante a formação de uma sucessão de conídios. Numa fiálide, o locus é mais ou menos fixo, ao passo que na anélide ele move-se progressivamente para frente, com a célula conidiogénica e proliferar repetidamente no ápice. Este processo é geralmente designado de proliferação percurrente.

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Biologia dos Fungos – Reprodução

Figura 5.14 Formação de uma cadeia basípeta de conídios de Scopulariopsis brevicaulis. Imagem de Kendrick (2010a).

Noutras espécies, a célula conidiogénica pode proliferar de uma forma simpodial (Figura 5.15).

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Biologia dos Fungos – Reprodução

Figura 5.15 Crescimento de conídios num arranjo simpodial. Imagens de Kendrick (2010a).

Depois de se ter formado um conídio, a célula conidiogénica alonga de forma mais ou menos inclinada e que dá origem a um novo conídio. O processo continua como resultado os conídios são formados mais ou menos em “zig-zag”. Nalgumas espécies, a célula conidiogénica diminui em tamanho à medida que se formam conídios. Neste caso, o locus conidiogénico retrocede. Para finalizar, convém salientar que uma célula conidiogénica pode possuir muitos loci conidiogénicos. Desta forma, numa única célula conidiogénica pode-se formar mais do que um conídio. 5.4

Reprodução Sexuada

A reprodução sexual nos fungos outros organismos envolve a união de dois núcleos compatíveis. Tipicamente, o processo sexual consiste em três fases distintas e sequenciais: plasmogamia (do grego plasma = ser + gamos = união), cariogamia (do grego karion = núcleo + gamos = união) e meiose (do grego meiosis = redução). Deste modo, realiza-se a fusão de núcleos haploides geneticamente compatíveis, com a formação de um zigoto diploide e consequente modificação da fase nuclear. 5.4.1 Plasmogamia Este processo pode ocorrer entre estruturas diferenciadas ou hifas vegetativas. É o processo pelo qual dois protoplastos fundem de forma a reunir dois núcleos compatíveis numa única célula ou num compartimento.

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Biologia dos Fungos – Reprodução 5.4.2 Cariogamia Consiste na fusão real de dois núcleos, que origina um núcleo diploide zigótico. Nos fungos mais simples (Oomycota, Zygomycota e Chytridiomycota) a cariogamia ocorre quase imediatamente depois da plasmogamia. Tal não acontece nos fungos mas “evoluídos” (Ascomycota e Basidiomycota), nos quais estes processos se encontram separados temporal e espacialmente, conduzindo à existência de estruturas vegetativas ou reprodutoras dicarióticas (por exemplo, os cogumelos). Nestes fungos, a cariogamia ocorre simultaneamente em todas as células esporogénicas de um corpo de frutificação, seguindo-se a meiose e produção dos esporos haploides. 5.4.3 Meiose A ocorrência da meiose, necessária para o restabelecimento da fase nuclear haploide, garante a possibilidade de recombinação genética, funcionando a reprodução sexuada como um processo essencialmente destinado à disseminação da variabilidade. Contudo, em numerosos fungos não produtores de esporos assexuais, a reprodução sexual permite também a dispersão e colonização de novos habitats, graças ao elevado número de meiósporos produzidos e aos mecanismos especializados de dispersão envolvidos (Basidiomycota). O processo sexual de muitas espécies de fungos envolve a presença de hormonas sexuais, que governam alguns dos eventos que ocorrem nesse processo (ver Capítulo 6 - Grupos Taxonómicos). A produção destas hormonas está, em muitos casos, sob um rigoroso controlo nutricional. As vias metabólicas que conduzem à produção das hormonas sexuais são reprimidas por concentrações de nutrientes elevadas. Este fenómeno acarreta. Como consequência directa, que a reprodução sexual tenda a ocorrer no fim do período de crescimento vegetativo normal, ou seja, quando o fungo necessita de desenvolver estruturas de dormência e sobrevivência. Com frequência, os esporos sexuais têm paredes espessas e densamente pigmentadas, sendo capazes de suportar condições ambientais adversas. Então, podemos visualizar uma relação entre os aspectos fisiológicos do desenvolvimento e as necessidades ecológicas dos fungos.

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Biologia dos Fungos – Reprodução Os tipos de plasmogamia observados, a ocorrência de estruturas vegetativas ou reprodutoras dicarióticas, formação de zigotos dormentes e o processo de produção de meiósporos e mitósporos, constituem a base da classificação taxonómica dos fungos a nível da divisão ou classe. 5.4.4 Processos Envolvidos na Plasmogamia 5.4.4.1 Conjugação Planogamética Um planogâmeta é um gâmeta móvel e a conjugação planogamética envolve a fusão de dois gâmetas em que pelo menos um tem mobilidade. Como tal, este processo implica a presença de água no estado líquido de modo a possibilitar o movimento dos gâmetas. Então, fungos que apresentam este tipo de plasmogamia são predominantemente aquáticos ocorrendo, também, em solos extremamente húmidos e mais raramente como parasitas de plantas superiores. A conjugação planogamética (Figura 5.16) mais comum é a isogâmica (os gâmetas são iguais em forma e tamanho) ocorrendo, também, conjugação anisogâmica (um dos gâmetas é notoriamente maior do que o outro), a conjugação heterogâmica (os gâmetas são morfologicamente diferentes) é rara e está restrita à ordem Monoblepharidales (Chytridiomycota). Este tipo de conjugação envolve a presença de planogâmetas masculinos denominados anterozoides, formados num gametângio masculino (anterídio) e gâmetas femininos imóveis (oosferas) formados num gametângio feminino denominado oogónio.

Figura 5.16 Conjugação planogamética. Adaptado de NCS Pearson (2014).

Os zigotos formados pelos processos iso e anisogâmicos são, normalmente, esporângios de dormência, nos quais se formam zoósporos. O

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Biologia dos Fungos – Reprodução zigoto formado pelo processo heterogâmico é um oósporo (esporo de dormência de parede espessa), o qual gemina dando origem a um micélio vegetativo. 5.4.4.2 Contacto Gametangial Para o contacto gametangial (Figura 5.17) produzidos gametângios morfologicamente diferenciados (anterídios, ascogónios e oogónios). É um processo comum em fungos terrestres, aquáticos e fitoparasitas. Os gametângios masculino e feminino entram em contacto e os gâmetas masculinos, consistindo principalmente de material genético, são transferidos directamente para o interior do gametângio feminino através de um poro desenvolvido na zona de contacto ou, em alguns casos, através de um tubo de fertilização (tricógino). O tricógino (do grego thrix = pelo + gyne = mulher) desenvolve-se a partir do ascogónio.

Figura 5.17 Contacto gametangial. Adaptado de NCS Pearson (2014).

No caso dos Oomycota, o zigoto resultante é um esporo de dormência (oósporo). Em Ascomycota não existem oosferas (óvulos), sendo os gâmetas femininos representados por núcleos. Estes núcleos permanecem associados em pares conjugados com os núcleos masculinos, formando-se um conjunto de hifas dicarióticas a partir do ascogónio. Nos compartimentos subapicais destas hifas ditas ascogénicas, ocorre posteriormente a cariogamia, que conduz à formação de uma célula diploide (zigoto) – célula-mãe do asco – que origina o asco. 5.4.4.3 Conjugação ou fusão gametangial Neste processo, os gametângios actuam como gâmetas e a fusão pode-se dar de duas formas principais com todo o seu conteúdo citoplasmático. Em alguns Chytridiomycota aquáticos, os dois gametângios morfologicamente desiguais “encontram-se” e o conteúdo do gametângio masculino é transferido na totalidade

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Biologia dos Fungos – Reprodução para o interior do feminino, onde ocorre a plasmogamia (Figura 5.18). Em seguida, o gametângio masculino sofre colapso. O zigoto formado é um esporângio de dormência. Nos

Zygomycota,

que

são

essencialmente

terrestres,

formam-se

gametângios não diferenciados, em hifas especializadas (zigóforos), que se fundem por dissolução da parede na zona de contacto. O zigoto, assim formado, possui uma parede muito espessa e é essencialmente uma estrutura de dormência (zigósporo).

Figura 5.18 Fusão gametangial de Zygomycota (A) e Chytridiomycota (B). Adaptado de NCS Pearson (2014).

5.4.4.4 Espermatização Este processo envolve espermácios (células masculinas uninucleadas) ou microconídios, que são transportados passivamente pelo vento, pela água ou por insectos até aos órgãos receptivos – tricógino ou hifas somáticas especializadas. Na zona de contacto, a parede de ambas estruturas sofre dissolução e o conteúdo da célula masculina é transferido para a estrutura feminina (Figura 5.19).

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63

Biologia dos Fungos – Reprodução

Figura 5.19 Espermatização. Adaptado de NCS Pearson (2014).

Os espermácios são formados externamente em hifas especializadas denominadas espermatóforos, ou no interior de estruturas semelhantes a picnídios

denominadas

espermatogónios.

Estas

células

diferem

dos

miroconídios porque não são capazes de germinar. A plasmogamia resulta na formação de hifas dicarióticas. A fase dicariótica pode ser perlongada, havendo mesmo a formação de tecidos dicarióticos onde ocorre finalmente a cariogamia (Ascomycota). 5.4.4.5 Somatogamia A plasmogamia ocorre directamente entre hifas somáticas de micélios geneticamente compatíveis, por processos de anastomose (Figura 5.20). A célula dicariótica assim formada dá origem a tecidos dicarióticos, nos quais se formam células esporogénicas onde ocorre a cariogamia e formação de verdadeiros zigotos. Este processo não ocorre nos fungos menos “evoluídos”, sendo vulgar em Ascomycota e Basidiomycota.

Figura 5.20 Somatogamia. Adaptado de NCS Pearson (2014).

De tudo o que foi acima descrito pode-se subentender uma suposta linha de progressão evolutiva dos fungos. Verifica-se um afastamento progressivo da libertação de gâmetas que conduz à fusão dos próprios órgãos reprodutores

64

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Biologia dos Fungos – Reprodução (gametângios), ao envolvimento de esporos assexuais (que funcionam como gâmetas masculinos) e finalmente ao completo abandono de estruturas sexuais especializadas, quando a transferência nuclear é efectuada por hifas vegetativas. É notável o facto de as hifas vegetativas dos fungos “inferiores” não serem capazes de sofrer anastomose (fusão) enquanto os seus órgãos sexuais o fazem. Um passo evolutivo de grande importância, na perda dos órgãos sexuais, poderá ter ocorrido quando as hifas vegetativas dos fungos “superiores” adquiriram a capacidade de sofrer anastomose. 5.5

Ciclos de Vida

Existem cinco ciclos de vida básicos (Figura 5.21): 

Assexual – neste ciclo, a reprodução sexual está aparentemente ausente. Característico de Deuteromycota;



Haploide – neste ciclo, a meiose ocorre imediatamente após a cariogamia. Deste modo, a fase diploide é muito curta. Ocorre em Oomycota, Chytridiomycota, Zygomycota e nalguns membros de Ascomycota;



Haploide dicariótico – neste ciclo, existe uma fase dicariótica que pode ser prolongada, na qual os núcleos permanecem fisicamente associados e sofrem divisões sincronizadas. Também neste ciclo a meiose

segue-se

à

cariogamia.

Ocorre

em

Ascomycota

e

Basidiomycota; 

Haploide-diploide – neste ciclo, a fase diploide e haploide alternam regularmente. Este ciclo só existe nalgumas espécies aquáticas de Oomycota;



Diploide – A fase haploide esta restrita aos gâmetas ou à fase gametangial. Ocorre em Oomycota.

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65

Biologia dos Fungos – Reprodução

Figura 5.21 Ciclos de vida dos fungos. Cada círculo representa um ciclo de vida e deve ser lido no sentido de relógio. M – meiose; linha simples – fase haploide; linha dupla – fase dicariótica; linha grossa – fase diploide. Fonte: Tsuyuzaki (2014).

66

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Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos Capítulo 6

Grupos Taxonómicos

A taxonomia dos fungos está num estado de constante modificação. Até há bem pouco tempo, o estabelecimento dos diferentes grandes grupos de fungos e das relações naturais existentes entre eles foi baseado quase que exclusivamente em estudos de morfologia comparada e nos padrões de desenvolvimento das estruturas de reprodução sexual. A ausência quase total de registos fósseis condicionou o carácter especulativo da maioria dos sistemas de classificação estabelecidos para os fungos. Actualmente, as relações existentes entre estes organismos estão a ser reavaliadas com base em análises de sequenciação de ADN, com especial ênfase ao nuclear que codifica o ARNr presente na subunidade menor dos ribossomas. As informações obtidas ainda estão pouco consolidadas e são alvo de muita controvérsia devido ao facto de alguns grupos terem merecido mais atenção do que outros e à existência de opiniões contrárias respeitantes à melhor forma de comparar os dados obtidos. Ainda assim, é necessário que se adopte alguma forma prática de classificação, que distinga pelo menos os grandes grupos. No passado, estes grupos tomaram diferentes nomes (Tabela 6.1). Tabela 6.1 Comparações dos nomes que têm sido aplicados aos principais grupos de fungos e organismos semelhantes.

Nomes actuais

Nomes antigos

Oomycota

Oomycetes

Chytridiomycota Chytridiomycetes Mastigomycotina, Phycomycetes Zygomycota

Zygomycetes

Ascomycota

Ascomycetes, Ascomycotina

Deuteromycota

Deuteromycetes, Deuteromycotina, Fungi imperfecti

Basidiomycota

Basidiomycetes, Basidiomycotina

Neste caso, vai-se utilizar parcialmente o esquema classificativo de Ainsworth (1973) modificado por Webster (1980) e parcialmente o de Alexopoulos et al. (1996). Nos diversos sistemas de classificação, as terminações das diferentes categorias taxonómicas são as mesmas (Tabela 6.2).

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67

Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos Tabela 6.2 Categorias taxonómicas e terminações recomendadas para os fungos pelo Código Internacional para a Nomenclatura de Algas, Fungos e Plantas (Melbourne Code) (McNeill et al., 2011).

Categoria

Exemplo

Domínio

Eukaryota

Reino

Fungi

Subreino

†

Filo (Divisão)

Basidiomycota

Subfilo (Subdivisão) †-mycotina

68

Classe

Teliomycetes

Subclasse

†-mycetidae

Ordem

Uredinales

Subordem

†-ineae

Família

Pucciniaceae

Subfamília

†-oideae

Tribo

Puccinieae

Subtribo

†-inae

Género

Puccinia

Subgénero

Puccinia

Secção

(Hetero-Puccinia)

Subsecção

†

Série

†

Subsérie

†

Espécie

Puccinia graminis

Subspécie

Puccinia graminis subsp. Graminis

Variedade

P. graminis var. Steckmanii

Subvariedade

†

Forma

†

Subforma

†

Forma especial

§Puccinia graminis f. sp. avenae

Raça fisiológica

P. graminis f. sp. avenae Race 1

Indivíduo

†

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Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos 6.1

Reino Protista

6.1.1 “Fungos” Limosos São organismos muito peculiares, desprovidos de parede celular e com estados protoplasmáticos, que tradicionalmente têm sido estudados por micologistas. As suas afinidades com os protozoários estão bem documentadas. Estes organismos assemelham-se aos fungos na medida em que produzem esporos com parede celular que são dispersos pelo vento. No entanto, ao contrário dos esporos dos fungos, as paredes dos esporos destes organismos apresentam uma predominância de polímeros de galactosamina. A fase vegetativa destes organismos consiste num plasmódio – massa protoplasmática multinucleada sem parede celular que se alimenta por ingestão de

partículas

e

se

desloca

por

movimentos

ameboides

–

ou

num

pseudoplasmódio – agregado de células ameboides individuais. Ambas as estruturas apresentam consistência lodos. Daí o nome “fungos” limosos. Distinguem-se

três

grandes

grupos:

Acrasiomycota,

Myxomycota

e

Plasmodiophoromycota. 6.1.1.1 Acrasiomycota (fungos limosos celulares) A fase vegetativa é constituída por células ameboides de vida livre, que se alimentam por ingestão de partículas de matéria orgânica ou bactérias e colonizam o solo húmido, a superfície foliar ou outros habitats húmidos. Em Dictyostelium discoideum (Figura 6.1), a agregação ocorre em resposta à libertação ritmada de AMP-cíclico. O pseudoplasmódio dá origem a uma estrutura de frutificação (sorocarpo) constituída por uma haste com parede celulósica, a qual termina numa massa de esporos denominada soro. Os esporos possuem uma parede celular fina e celulósica e germinam dando origem a uma ameba.

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69

Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos

Figura 6.1 Ciclo de vida de Dictyostelium discoideum. Imagem adaptada de BOS (2014).

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Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos 6.1.1.2 Myxomycota (fungos limosos verdadeiros, plasmodiais ou acelulares) A fase vegetativa é constituída por um plasmódio de vida livre, que pode variar grandemente em tamanho e coloração (normalmente apresentam cores vivas), alterando a sua forma enquanto se arrasta no substrato (Figura 6.2).

Figura 6.2 Ciclo de vida de um Acrasiomycota. Adaptação da imagem de BOS (2014).

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71

Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos

Em condições ambientais adequadas, os plasmódios apresentam movimento ameboide. Quando as condições se tornam desfavoráveis, o organismo pode ficar inactivo e formar um esclerócio (estrutura de dormência espessa e dura). Logo que as condições se tornam favoráveis, o organismo reverte-se ao estado plasmodial. A maioria das espécies reproduz-se pela formação de esporângios que contêm numerosos esporos delimitados por uma parede celular. Os esporos germinam originando mixamebas, que se dividem por fissão binária. As mixamebas podem, por sua vez, desenvolver flagelos e funcionar como gâmetas, fundindo-se umas com as outras para formar zigotos que sofrem numerosas divisões nucleares mitóticas originando um plasmódio. 6.1.1.3 Plasmodiophoromycota (fungos limosos endoparasitas) Parasitas obrigatórios de plantas, algas ou fungos. Apresentam-se nas células do hospedeiro na forma de plasmódios que podem produzir zoósporos (para dispersão), ou esporos de dormência. Um dos membros mais importantes é a Plasmodiophora brassicae (Figura 6.3), parasita de várias crucíferas especialmente as do género Brassica. Este fungo ataca as raízes das plantas provocando “hérnias” (intumescências). A infecção inicia-se com a germinação de um esporo de dormência em resposta a exsudatos da raiz. O esporo germina numa ameba que pode ser subsequentemente desenvolver flagelos. Esta célula infecta um pelo radicular e origina um plasmódio primário multinucleado, que é convertido em numerosos zoosporângios que originam zoósporos biflagelados. Os zoósporos são libertados para o solo, onde se fundem aos pares, formando zigotos binucleados. Estes, por sua vez, infectam as células corticais da raiz, dando origem a plasmódios secundários com vários pares de núcleos. A célula do hospedeiro responde à infecção intumescendo. Os núcleos sofrem cariogamia, seguida de meiose, e o plasmódio secundário é convertido numa massa de esporos haploides de dormência. Estes esporos são libertados para o solo quando os tecidos se decompõem.

72

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Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos Um parasita similar, mas assintomático, é a Polymixa graminis, frequentemente encontrado nas raízes dos cereais, sendo importante vector, por exemplo, do vírus de mosaico amarelo da cevada.

Figura 6.3 Ciclo de vida de Plasmodiophora brassicae. Fonte: BOS (2014).

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73

Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos 6.1.2 Oomycota (“fungos” com parede celulósica) 6.1.2.1 Exemplos Phytophtora sp., Phytium sp., Saprolegnia sp. 6.1.2.2 Fase vegetativa Diploide, geralmente miceliana com hifas não-septadas. Parede celular constituída por celulose e glucanos. 6.1.2.3 Reprodução assexuada Caracteriza-se pela presença de zoósporos com dois flagelos dispostos subapical ou lateralmente. Um dos flagelos é franjado (pantonemático) e dirigese para a frente e o outro é acronemático e dirige-se para a parte posterior o zoósporo. Os zoósporos são formados em zoosporângios (Figura 6.4).

Figura 6.4 Fotografia (à esquerda) e desenho (direita) mostrando zoosporângios de Oomycota. 1 – zoosporângio imaturo; 2 – em maturação (divisões mitóticas); 3 – maduro; 4 zoósporos. Imagens de New Brunswick Museum (2013c) e Horn (2013).

6.1.2.4 Reprodução sexuada É oogâmica (observe-se o ciclo de vida na Figura 6.5). Envolve um processo de contacto gametangial no qual participam oogónios e anterídios. O zigoto é um oósporo (esporo de dormência com parede espessa). O desenvolvimento

dos

gametângios

masculino

e

feminino

é

controlado

normalmente.

74

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Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos

Figura 6.5 Ciclo de vida de Saprolegnia sp.. Fonte: BOS (2014).

Hifas vegetativas “femininas” secretam uma hormona – anteridiol – que vai induzir a produção de anterídios jovens em hifas “masculinas” ou “neutras”.

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75

Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos Como resultado da absorção do anteridiol, as hifas “masculinas” produzem outra hormona – oogoniol – que se difunde até as hifas “femininas” e induz à formação de iniciais do oogónio. Com o aparecimento de oogónios jovens, as hifas anteridiais são atraídas para o gametângio feminino, por acção do anteridiol e sofrem maturação. Após a formação dos anterídios maturos ocorre uma resposta diferenciadora no gametângio feminino, possivelmente de origem hormonal, que leva à maturação do oogónio e produção de oosferas. 6.1.2.5 Ocorrência e importância Os Oomycota colonizam a água doce e o meio terrestre. Neste grupo existem

vários

membros

de

grande

importância

económica.

Segundo

Alexopoulos, “... pelo menos dois deles meteram o dedo, ou melhor dizendo, uma hifa, na conformação da História da humanidade”. O primeiro foi Phytophtora infestans, que causa a “murcha tardia da batatinha”. A grande fome de 1845-47 na Irlanda, gerada pela acção deste fungo, foi responsável por mais de um milhão de mortes e deu origem à migração massiva de irlandeses para os Estados Unidos da América. Este fungo destruiu em uma só semana, no verão de 1846, toda a produção irlandesa da batata. O segundo foi Plasmopara viticola, agente etiológico do míldio da videira. Este fungo foi introduzido acidentalmente na França, nos fins de 1870, através de cepas contaminadas, importadas na América por serem resistentes a outras doenças. O míldio rapidamente colocou em risco toda a indústria vitícola francesa. Este fungo foi controlado graças à sorte e observação habilidosa. Os proprietários de vinhas da região francesa de Medoc tinham o costume de pulverizar as videiras que cresciam a beira da estrada com uma mistura desagradável de cal e sulfato de cobre, de modo a impedir que os passantes colhessem as uvas. Um professor da Universidade de Bordéus, que na altura estudava o problema, observou que as videiras assim tratadas não apresentavam o míldio. Informou-se sobre a constituição da mistura e, com base nesta, desenvolveu o primeiro fungicida a ser usado contra moléstias de plantas. Ainda hoje, este fungicida é conhecido pelo nome de calda bordalesa. 6.1.2.6 Classificação Reconhecem-se quatro ordens:

76

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Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos 

Saprolegniales

–

“fungo

aquáticos”.

Zoosporângios

longos

e

cilíndricos. Geralmente com várias oosferas por oogónio. Normalmente sapróbios, alguns parasitam peixes. É a ordem de Achlya sp. e Saprolegnia sp.; 

Leptomiales – as hifas encontram-se contraídas em intervalos regulares. Cada oogónio apesenta uma única oosfera. É a ordem de Leptomitus lacteus (anaeróbio obrigatório comum em águas poluídas por esgotos urbanos);



Lagenidiales – parasitas de algas e de fungos aquáticos. Endobióticos (crescem no interior de organismos vivos) e holocárpicos. Oogónios com uma oosfera;



Parenosporales – zoosporângios mais ou menos globosos que facilmente se destacam e funcionam com esporos. Oogónios com uma oosfera. Predominantemente terrestres. Alguns são sapróbios mas a maioria é parasita de plantas vasculares (patogénicos). Alguns exemplos são Phythium sp., Phytophthora infestans, Plasmopara viticola, Peronospora parasítica, etc.

6.2

Reino Fungi

6.2.1 Chytridiomycota 6.2.1.1 Exemplos Allomyces sp., Olpidium sp., Coelomomyces sp. 6.2.1.2 Fase Vegetativa Tipicamente unicelulares ou com micélio pouco desenvolvido. Imersos no substrato ou “ ancorados” a este por intermédio de rizoides. Geralmente haploides. No entanto, alguns membros (como Allomyces sp. e Coelomomyces sp.) apresentam alternância de gerações. Parede celular constituída por quitina e glucanos. 6.2.1.3 Reprodução Assexual Apresentam zoósporos comum único flagelo posterior simples (acronemático), formados por uma clivagem citoplasmática num esporângio. Os esporângios podem ser formados a partir da totalidade do soma – fungos

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77

Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos holocárpicos (Rhizophyctis sp.) – ou apenas parte deles – fungos eucárpicos (Allomyces sp.). 6.2.1.4 Reprodução Sexual Ocorre normalmente por fusão de gâmetas móveis. Em Allomyces, os gâmetas masculinos são menores que os femininos e de cor diferente, sendo atraídos por uma hormona (sirenina) libertada pelos gâmetas femininos. O zigoto, formado pela fusão dos gâmetas, pode ser convertido num esporângio de repouso ou germinar directamente num micélio diploide. Neste micélio formam-se esporângios de dormência com paredes espessas, no interior dos quais são produzidos, por meiose, zoósporos haploides (Figura 6.6). Os zoósporos germinam dando origem ao gametófito. 6.2.1.5 Ocorrência e Importância São fungos tipicamente aquáticos, embora haja algumas espécies que colonizam o solo. Alguns são parasitas de algas, interferindo na cadeia alimentar normal de muitos organismos aquáticos. Outros são parasitas de cultivares (géneros Synchitrium e Physoderma). 6.2.1.6 Classificação Reconhecem-se três ordens: 

Chytridiales – ausência de verdadeiro micélio, presença nalgumas espécies de rizomicélio (sistema rizoidal que se assemelha a um micélio verdadeiro). As espécies mais “primitivas” são holocárpicas e as mais evoluídas são “eucárpicas” (por exemplo, Symchytrium sp. e Rhizophidium sp.);



Blastocladiales – soma vegetativo mais desenvolvido do que na ordem anterior. Presença de sistema rizoidal complexo, de onde partem ramificações com estruturas reprodutivas nos ápices. Alternância de gerações haploide e diploide, em alguns membros. Reprodução assexuada por meio de zoósporos produzidos em zoosporângios de parede fina ou em esporos de dormência. Reprodução sexual por meio de gâmetas móveis, anisogâmicos ou isogâmicos (por exemplo Allomyces sp.);

78

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos 

Monoblepharidales – micélio delicado e densamente ramificado, constituído por hifas muito vacuolarizadas. Reprodução sexual oogâmica (oosferas e anterozoides com um único flagelo).

Figura 6.6 Ciclo de vida de Allomyces sp.. Imagem de BOS (2014).

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79

Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos 6.2.2 Zygomycota 6.2.2.1 Exemplos Mucor sp., Rhizopus sp., Entomophthora sp., Polibolus sp. 6.2.2.2 Fase Vegetativa Haploide, tipicamente miceliana. Hifas asseptadas com parede celular constituída por quitina e quitosana. 6.2.2.3 Reprodução Assexuada Através de aplanósporos formados em esporângios. Existe uma tendência para a redução do número de esporangiósporos produzidos em cada esporângio, em muitos membros desta classe. 6.2.2.4 Reprodução Sexuada Observe o ciclo de vida dos Zygomycota na Figura 6.7, abaixo. A reprodução

sexuada

dá-se

por

fusão

completa

de

dois

gametângios

multinucleados (conjugação gametangial), formados em micélios de duas estirpes sexualmente compatíveis (tipos conjugantes “+” e “-”) sob a influência de hormonas sexuais – ácidos trispóricos. Os tipos conjugantes “+” e “-” das espécies

heterotálicas

produzem

das

espécies

heterotálicas

produzem

precursores hormonais diferentes os quais se fundem até à estirpe de compatibilidade oposta no interior da qual são convertidas em hormonas activas – ácidos trispóricos. Ou seja, nenhuma das duas estirpes pode produzir a hormona activa, mas os seus sistemas enzimáticos são complementares, de maneira que cada uma delas pode converter o precursor hormonal da outra numa única hormona activa. No início, só são produzidas pequenas quantidades de precursor, porque os genes que controlam a sua síntese estão reprimidos mas, como os ácidos trispóricos actuam desreprimindo esses genes, logo se atingem níveis elevados de síntese. Os ácidos trispóricos induzem a formação de zigóforos, hifas vegetativas especializadas nas quais se diferenciam os gametângios.

80

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos

Figura 6.7. Ciclo de vida dos Zygomycota (Mucor sp.). Adaptação da imagem de BOS (2014).

6.2.2.5 Ocorrência e Importância Os membros deste grupo são predominantemente terrestres. Alguns são sapróbios, outros são parasitas obrigatórios ou oportunistas. 6.2.2.6 Classificação Existem duas ordens: Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

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Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos 

Mucorales – aplanósporos produzidos em esporângios globosos e multinucleados, merosporângios, esporangíolos ou isoladamente. Zigósporos normalmente com paredes espessas e resistentes, de cor negra. Produção de clamidósporos grandes e terminais nas espécies que formam micorrizas. Os fungos desta ordem são maioritariamente sapróbios

incluindo-se,

também,

os

que

formam

micorrizas

vesiculares arbusculares. Algumas formas são parasitas de vegetais e animais. Algumas espécies dos géneros Absidia, Rhizopus e Mucor provocam micoses no Homem (por exemplo, micoses pulmonares, da língua, otomicoses, etc.); 

Entomophthorales – as hifas vegetativas tendem a desagregar-se em segmentos (corpos hifais). Reprodução assexuada por descarga violenta de conídios uni ou multinucleados. Alguns são sapróbios, mas a maioria é parasita de insectos (por exemplo, Entomophthora muscae, parasita de moscas).

6.2.3 Ascomycota 6.2.3.1 Exemplos Neurospora sp., Eurotium sp., Ascobolus sp., Saccharomyces sp. 6.2.3.2 Fase Vegetativa A fase vegetativa é normalmente constituída por hifas haploides septadas, sendo o septo simples. Podem apresentar crescimento leveduriforme. Normalmente haploides, mas algumas leveduras podem alternar entre a fase haploide e diploide. A parede é constituída por quitina e glucanos. 6.2.3.3 Reprodução Assexuada Normalmente

envolve

a produção de

conídios mas nunca

de

esporangiósporos. 6.2.3.4 Reprodução Sexuada A reprodução ocorre sempre mediante a formação de ascósporos numa estrutura denominada asco (célula esporogénica). Normalmente, os ascos encontram-se inseridos em corpos de frutificação denominados ascocarpos (por exemplo, as trufas).

82

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Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos Os núcleos compatíveis podem ser reunidos por diferentes tipos de anastemose

sexual:

conjugação

gametangial,

contacto

gametangial,

espermatização ou somatogamia. Depois da plasmogamia, os núcleos não se fundem. Mantêm-se emparelhados e dividem-se mitoticamente de forma sincronizada formando-se, normalmente, um conjunto de hifas dicarióticas. Nas células terminais destas hifas, ditas hifas ascogénicas, ocorre finalmente a cariogamia, que leva à produção de uma célula diploide, a célula-mãe do asco. Sucede-se imediatamente a meiose e forma-se uma dupla membrana que, envolvendo os núcleos formados (normalmente oito), constitui a vesícula do asco. Por invaginação desta membrana delimitam-se os ascósporos que, depois da maturação, são libertados por ruptura ou dissolução da parede do asco (Figura 6.8). 6.2.3.5 Ocorrência e Importância Estes fungos podem ser encontrados numa grande variedade de habitats e durante todo o ano. Alguns colonizam o solo ou as madeiras mortas como sapróbios, outros colonizam a água salgada, podendo ser sapróbios ou parasitas de algas. Outros ainda são parasitas de plantas e animais. Muitas doenças das plantas cultivadas são provocadas por estes fungos: a doença do olmo holandês (Ceratocystis ulmi), o míldio pulverulento dos cereais (Erysiphe graminis) e das rosas (Sphaerotheca pannosa), a sarna da maçã, mancha da folha da luzerna, moniliose das Prunoidea, lepra do pessegueiro, podridão da maçaroca, o cancro cortical do castanheiro (Endothia parasítica), etc. Algumas

espécies

são

parasita

do

Homem,

destacando-se

os

dermatófitos Arthroderma sp. e Nannizia sp.. Outras se revestem de interesse económico – por exemplo, as leveduras do género Saccharomyces e as trufas (Tuber sp.).

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

83

Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos

Figura 6.8 Ciclo de vida de um Ascomycota típico. Adaptado de BOS (2014).

84

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Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos 6.2.3.6 Classificação Existem cinco classes: 

Hemiascomycetes – ascos nus (não formados em hifas ascogénicas) e unitunicados (com uma só parede celular). Ausência de ascocarpos (Figura 6.9). Possui duas ordens: o Endomycetales

–

leveduras

filamentosas

unicelulares.

Reprodução assexual por gemulação ou fissão binária. Exemplo: Saccharomyces sp.; o Taphrinales – micélio constituído por células binucleadas a partir das quais se formam ascos. Parasitas. Exemplo: Taphrina sp.;

Figura 6.9 Células leveduriformes de um Hemiascomycetes: Endomycetales (à esquerda) e Taphrinales (à direita). Fontes: Molina (2014) e Kendrick (2010b).



Plectomycetes – ascos unitunicados, geralmente globosos, que se formam a partir de hifas ascogénicas no interior de um ascocarpo fechado e globoso (cleistotécio) (Figura 6.10). Ausência de paráfises. Possui duas ordens: o Eurotiales – predominantemente sapróbios. Esporângios azuis e verdes. Ascos muito pequenos e globosos. Estados conidiais geralmente fialídicos (estado de Aspergillus do género Eurotium e de Penicillium do género Talaromyces); o Erysiphales – parasitas obrigatórios (biotróficos). Míldios pulverulentos. Ascocarpos com um ou mais ascos “explosivos”. Cadeias basípetas de conídios formadas a partir de uma célula-

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Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos mãe no micélio superficial. A penetração no hospedeiro é confinada às células epidérmicas. Exemplo: Erysiphe graminis.

Figura 6.10 Cleistotécio de Erysiphe graminis. Fonte: Price (2010a).



Pyrenomycetes – ascos unitunicados, inoperculados, com poro ou fenda apical, disposto numa camada himenial (ascos dispostos em paliçada) com paráfises no interior de um ascocarpo em forma de frasco com um poro apical – ostíolo (peritécio) (Figura 6.11). Os ascocarpos podem ser produzidos isoladamente, em agregados ou estromas. Muitos apresentam produção de conídios. A única ordem é Sphaeridales. Exemplo: Neurospora sp.;

Figura 6.11 O peritécio é característico dos Pyrenomycetes. Fonte: New Brunswick Museum (2013a).

86

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos



Discomycetes – ascos unitunicados, cilíndricos, inoperculados ou operculados, dispostos numa camada himenial com paráfises, na superfície de um ascocarpo aberto em forma de taça ou disco (apotécio) (Figura 6.12). Apresenta quatro ordens: o Pezizales – ascos operculados (com tampa apical ou opérculo para descarga dos esporos). Exemplos: Morchella deliciosa (“cogumelo” comestível); Helvella esculenta (“cogumelo” que produz o ácido hevético, venenoso); o Helotiales – ascos inoperculados (abertos por uma fenda ou ranhura apical). Muitos são terríveis parasitas de plantas. Exemplo: Diplocarpon soraveri, que causa a mancha negra das peras; o Tuberales – trufas. O ascocarpo é um apotécio subterrâneo modificado. Ascos globosos ou ovais. Exemplo: Tuber sp.; o Lecanorales – é um grupo de discomicetes inoperculados que vive

em

simbiose mutualística

com algas

–

líquenes.

Aproximadamente 21% das espécies conhecidas de fungos ocorrem como líquenes;

Figura 6.12 Imagem de Sarcoscypha coccinea como exemplo de Discomycetes (à esquerda). Note-se o formato de cálice do seu ascocarpo, descrito como apotécio. No corte transversal de um apotécio (à direita) verifica-se o himénio na superfície apical (daí o nome “apotécio”). Fontes: González (2012) e Price (2010b).



Loculoascomycetes – ascos bitunicados (com duas paredes). A parede externa é fina e rígida e a interna é espessa e extensível. Antes da libertação dos ascósporos a parede externa sofre ruptura e a interna

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87

Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos distensão (Figura 6.13). O ascocarpo é uma agregação compacta de hifas vegetativas (ascostroma) que lembra um peritécio, ao qual se dá o nome de pseudotécio. Os ascos desenvolvem-se em lóculos (espaços) no interior desta estrutura. Existem duas ordens: o Pleosporales – pseudotécio uniloculado com pseudoparáfises; o Dothideales – pseudotécio sem pseudoparáfises.

Figura 6.13 Pseudotécio de Ventura inaequalis. Diferentemente do peritécio, o pseudotécio possui ascos bitunicados, sem verdadeiras paráfises, não existindo, neste caso, um himénio. Fonte: Kronmiller and Arndt (2010).

6.2.4 Basidiomycota 6.2.4.1 Exemplos Cogumelos, orelhas-de-pau, ferrugens e fuligens. 6.2.4.2 Fase Vegetativa Tipicamente dicariótica (Figura 6.14). Apresentam um micélio bem desenvolvido e septado. Os septos são dolipóricos (excepto ferrugens e fuligens). A parede celular é constituída por quitina e glucanos. Alguns membros apresentam crescimento leveduriforme. Na maioria das espécies, o micélio vegetativo atravessa três fases – primária, secundária e terciária – durante o ciclo de vida do fungo. Ao germinar, o basídiosporo gera o micélio primário, monocariótico,

que

inicialmente

pode

ser

multinucleado,

mas

surgem

imediatamente septos que o tornam uninucleado.

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Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos

Figura 6.14 Ciclo de vida dos Basidiomycota. Imagem de BOS (2014).

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Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos O micélio secundário, fase mais longa, surge por fusão de hifas primárias de estirpes geneticamente compatíveis e é essencialmente dicariótico. Normalmente, os septos surgem mediante a formação de ansas de anastemose, na zona apical das hifas secundárias. Tais ansas asseguram a colocação de um núcleo de cada tipo (x e y) nas “células” em formação, sendo características deste grupo. O micélio terciário origina-se directamente do micélio secundário e constitui os corpos de frutificação – basidiocarpos. 6.2.4.3 Reprodução Assexuada Produção de conídios. Está ausente nos membros mais evoluídos. As ferrugens podem produzir dois tipos de esporos de dispersão – os uredósporos e os ecidiósporos (Figura 6.14). Nalguns casos, estes esporos são produzidos em hospedeiros diferentes.

Figura 6.15 Uredósporos de Puccinia carduorum (esquerda) e ecidiósporos de P. graminis (direita). Fontes: Gassmann and Kok (2003) e Furnari et al. (2013).

6.2.4.4 Reprodução Sexuada Tipicamente, ocorre pela fusão de hifas vegetativas de duas estirpes sexualmente compatíveis. Depois da plasmogamia, forma-se um micélio dicariótico que normalmente dá origem a uma estrutura de frutificação. É nesta estrutura que se formam os basídios (Figura 6.16). Em cada basídio, os núcleos fundem-se e sofrem meiose, produzindo-se exogenamente os basidiósporos. Normalmente, formam-se quatro basidiósporos, um em cada esterigma (Figura 6.16). Estes esporos são libertados, normalmente, de uma forma violenta por meio de um mecanismo especial (balistósporos). 90

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Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos

Figura 6.16. Formação de um basídio. Imagem de Sala de Estudos Ursa Maior (2011).

6.2.4.5 Ocorrência e Importância Este grupo está dividido em três classes: Teliomycetes, Hymenomycetes e Gasteromycetes. A classe Teliomycetes inclui as ferrugens e fuligens. Estes são patogénicos de plantas superiores (exemplo: Puccinia graminis, cujas subespécies infectam o trigo, centeio, a aveia e cevada). As classes Hymenomycetes e Gasteromycetes englobam todas as espécies que foram corpos de frutificação macroscópicos. Alguns membros destas classes são patogénicos para as plantas, mas a maioria é sapróbia e habita no meio terrestre. Muitas espécies causam apodrecimento da madeira (por exemplo, a Serpula lacrymans), sendo responsáveis pela destruição de linhas férreas e postes telefónicos. Outras espécies formam micorrizas com as raízes de determinadas árvores, favorecendo o seu crescimento (por exemplo, a Amanita sp. e Russula sp.). O micélio, do qual surgem os cogumelos, espalha-se subterraneamente, formando um anel que pode atingir 30 metros de diâmetro. Numa área aberta, o micélio expande-se em todas as direcções, “morrendo” no centro e frutificando na periferia. Como consequência, os cogumelos aparecem em círculo e, à medida que o micélio vai progredindo no subsolo, os anéis vão aumentando de diâmetro. Estes círculos são conhecidos na Europa como “anéis de fadas”. Os cogumelos mais conhecidos pertencem à ordem Agaricales. O cogumelo Agaricus bisporus é cultivado e comercializado mundialmente. A este grupo também pertence o género Amanita, composto pelas espécies mais venenosas – Amanita muscaria e Amanita phalloides (o anjo destruidor).

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91

Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos 6.2.4.6 Classificação Existem 3 classes: 

Hymenomycetes – são cogumelos comestíveis e venenosos, orelhasde-pau, políporos, fungos gelatinosos, etc. Os basídios encontram-se expostos, quando maduros, e organizados num himénio em paliçada. Com balistósporos. Existem duas subclasses: o Agaricales – basidiocarpos carnudos, compostos de hifas com parede fina. Himénio recobrindo lamelas na superfície inferior do chapéu, algumas vezes forrando tubos que são facilmente separáveis do chapéu, e mais raramente espinhos. Cogumelos típicos (Figura 6.17);

Figura 6.17 Os cogumelos são típicos da subclasse Agaricales. Imagem de Biopix (2003).

o Aphyllophorales – basidiocarpos membranosos com textura lenhosa, compostos de hifas com parede espessa. O himénio forra tubos abertos para o exterior através de poros e firmemente unidos ao basidiocarpo. Por vezes, recobre estruturas denteadas (espinhos ou superfícies lisas). Por exemplo, orelhas-de-pau (Figura 6.18) e políporos.

92

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Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos

Figura 6.18 Orelhas-de-pau. Fonte: Pozo (2005).



Phragmobaisiomycetidae – os basídios são fragmobasídios, divididos por septos. Os basídiosporos geralmente germinam por repetição, ou seja,

produzindo

esporos

secundários.

Exemplo:

cogumelos

gelatinosos (Figura 6.19). Existem três ordens: o Dacrymycetales – basídios furcados (dois esterigmas) com dois basídiosporos.

Basidiocarpos

gelatinosos,

normalmente

amarelos ou laranja; o Tremellales – basídios divididos longitudinalmente em quatro basidiocarpos gelatinosos, geralmente de cor viva. Quando secos, apresentam uma consistência cartilaginosa; o Auriculariales – basídios divididos transversalmente por três septos. Basidiocarpos gelatinosos ou com consistência de borracha. Quando secos, apresentam uma textura cartilaginosa;

Figura 6.19 Phlogiotis (Tremiscus) helvelloides (Auriculariales). Fonte: Hibbett (2003).

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Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos



Gasteromycetes – são as puffballs, estrelas da terra, os ninhos das aves, stinkhorn (cogumelos fálicos, que exalam um cheiro a podre muito intenso) (Figura 6.20). Os basídios não se encontram expostos quando maduros, mas sim encerrados em cavidades no interior de basidiocarpos fechados.

Os basídiosporos não são libertados

violentamente, pelo que esta ocorre por colapso do basídio.

Figura 6.20 Basidiocarpos da classe dos gasteromycetes: puffball (à esquerda) e stinky horn (à direita). Fontes: Hagenlocher (2005) e Clyne (2009).



Teliomycetes – são as ferrugens e fuligens. Apresentam septos simples. Basidiocarpos ausentes. Basídios substituídos por teliósporos (probasídios enquistados) ou clamidósporos, no interior dos quais se dá a cariogamia, que germinam num promicélio). Geralmente, o promicélio origina quatro ou mais esporos, depois da meiose. Parasitam plantas vasculares (Figura 6.21).

Figura 6.21 Danos causados por uma fuligem (Ustilago tritici) em trigo e cevada (esquerda) e por ferrugem (Gymnoconia nitens) em amoreira (direita). Fontes: Clemson University - USDA Cooperative Extension Slide Series (2002) e Healy et al. (2007).

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Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos

o Ustilaginales – as fuligens. Parasitam angiospérmicas. Formam massas características de clamidósporos negros. O promicélio produz um grande número de esporos; o Uredinales

–

as

ferrugens.

Parasitas

biotróficos

de

angiospérmicas, gimnospérmicas e pteridófitas. Formam massas características de uredósporos vermelhos acastanhados. O promicélio, formado a partir dos teliósporos, produz quatro esporos. A maioria das espécies possui ciclos de vida extremamente

complexos,

envolvendo

cinco

estados

esporulados. 6.2.5 Deuteromycota 6.2.5.1 Exemplos Alternaria sp., Aspergillus sp., Aureobasidium sp., Cladosporium sp., Geotrichum sp., Humycola sp., Penicillium sp., Phialophora sp., Glocosporium sp., Pesotum sp., Phomophsis sp. 6.2.5.2 Descrição São chamados “fungos imperfeitos”. Fungos dos quais só se conhece o estado miceliano ou assexual – estado imperfeito ou anamórfico. Os estados sexuais (perfeitos ou teleomórficos) são desconhecidos ou inexistentes. A fase vegetativa é constituída normalmente por hifas com septos simples. Alguns membros podem apresentar crescimento leveduriforme, outros alteram entre o crescimento leveduriforme e miceliano (Aureobasidium sp.). A fase vegetativa é haploide. A parede é constituída por quitina ou glucanos. A reprodução assexuada dá-se por fragmentação do micélio, gemulação ou produção de conídios. 6.2.5.3 Ocorrência e Importância As leveduras deste grupo colonizam os mesmos habitats que de outros grupos (habitats húmidos e ricos em nutrientes). Temos a destacar a Candida albicans, sapróbio habitual da boca, intestino e vagina dos seres humanos, que pode-se tornar patogénico quando há alterações locais ou enfraquecimento dos mecanismos de defesa, o Geotrichum candidum, responsável pela deterioração de lacticínios. Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

95

Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos Os membros micelianos ocupam um grande número de habitats terrestres e aquáticos. Os géneros Trichoderma, Penicillium e Gliocladium são típicos habitantes do solo. As folhas das plantas suportam populações de Cladosporium, Aureobasidium e Alternaria. A deterioração de alimentos é comummente causada por espécies de Pencillium e Aspergillus (Figura 6.22).

Figura 6.22 Conidióforos de Aspergillus (esquerda) e Penicillium (direita). Fontes: Datta (2013) e Kunkel (2008).

Espécies

dos

géneros

Fusarium,

Verticillium

e

Phialophora

são

fitopatogénicas. Neste grupo estão também incluídos dermatófitos do Homem e dos animais (por exemplo, Microspora sp., Trichophyton sp., Aspergillus sp., etc.), e alguns parasitas de insectos (Beauveria sp., Metarhizium sp., Verticillium lecanii). Outros ainda são responsáveis por micoses internas do Homem (Histoplasma capsulatum, responsável pela histoplasmose). 6.2.5.4 Classificação Existem três classes: 

Blastomycetes – formas com crescimento leveduriforme. Ausência de verdadeiro micélio ou então, se presente, pouco desenvolvido. Reprodução assexuada por gemulação;

96

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Biologia dos Fungos – Grupos Taxonómicos 

Hyphomycetes

–

formas

micelianas

com

conídios

formados

directamente nas hifas ou em conidióforos. Os conidióforos podem surgir isolados ou agrupados (corémio, esporodóquio); 

Coelomycetes – formas micelianas que apresentam corpos de frutificação assexuados (picnídios e acérvulos).

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97

Biologia dos Fungos – Sistemas Genéticos Capítulo 7

Sistemas Genéticos

Os fungos constituem ferramentas ideais para a análise genética e alguns, em particular contribuíram grandemente para a compreensão geral dos sistemas genéticos – Neurospora crassa, Sordaria sp., Saccaromyces cerevisiae e Aspergillus nidulans. Algumas das razões que contribuíram para tal importância serão apresentadas em seguida: 

Uma vez que a maioria dos fungos é haploide, torna-se fácil induzir mutações e selecionar mutantes, principalmente se os esporos forem uninucleados (Aspergillus sp.). Os agentes mutagéneos mais comuns são a luz ultravioleta e substâncias químicas como a N-metil-Nnitrosoguanidina (NTG) e o etilmetanossulfonato (EMS);



A facilidade com que os fungos são cultivado em laboratório, completando o seu ciclo de vida num curto espaço de tempo;



Muitos fungos possuem reprodução sexuada e assexuada. A primeira é utilizada no cruzamento de estirpes, ao passo que a segunda permite a obtenção de quantidades apreciáveis de material genético uniforme;



Nos fungos mais complexos, todos os núcleos que resultam de meiose, normalmente, sobrevivem e são distribuídos pelos esporos sexuais. Deste modo, o conteúdo de um só asco compõe-se de todos os produtos da meiose que podem alinhar sequencialmente permitindo visualizar a forma como os genes segregaram durante a meiose;



Uma razão muito importante é o facto de alguns fungos possuírem sistemas

genéticos

alternativos

denominados

heterocariose

e

parassexualidade. Estes sistemas permitem o estudo das relações existentes entre núcleos geneticamente diferentes, como um todo. 7.1

Recombinação Sexual

Como já se viu, a reprodução sexual dos fungos é fundamentalmente idêntica à dos outros organismos. Ela envolve a fusão de dois núcleos haploides, formação de um núcleo diploide, que mais cedo ou mais tarde sofre meiose, durante a qual os genes parentais segregam-se em diferentes combinações. Os núcleos-filhos (recombinantes) podem possuir misturas de todos os cromossomas parentais, devido à segregação independente, e ao fenómeno de permuta entre

98

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Biologia dos Fungos – Sistemas Genéticos os cromossomas homólogos. Estes são os aspectos essenciais da recombinação sexual em todos os organismos. 7.1.1 Sistemas de Compatibilidade Alguns fungos são homotálicos, ou autoférteis, outros são heterotálicos ou autoestéreis, necessitando da presença de dois organismos geneticamente compatíveis para levar a termo a reprodução sexuada. Em muitos membros de Zygomycota, por exemplo, existem dois tipos conjugantes designados “+” e “–” (porque normalmente diferem morfologicamente), que são determinados por dois alelos num só locus génico. Estes alelos segregam independentemente de modo que metade dos produtos da meiose são do tipo “+” e metade do tipo “–”. Nos Oomycota, os sistema de compatibilidade é similar. No caso do género Pythium, os tipos compatíveis são também designados “+” e “–” (embora muitas espécies sejam homotálicas), mas nas espécies de Phytophthora são designados A1 e A2. Do mesmo modo, em Ascomycota normalmente existem dois tipos conjugantes determinados por um único gene com duas formas alélicas. No caso de Neurospora os alelos são designados “A” e “a” e em Saccharomyces “a” e “”. Só os micélios que possuem factores de compatibilidade opostos é que são férteis (compatíveis). Deste modo, existe 50% de probabilidade de infertilidade, ou seja apenas metade dos “encontros” serão bem-sucedidos. Diz-se que estas espécies apresentam compatibilidade bipolar (Figura 7.1).

Figura 7.1 Sistema de compatibilidade bipolar. Imagem de Nieuwenhuis et al. (2013).

Os membros de Basidiomycota apresentam um sistema de compatibilidade mais complexo que envolve dois loci, cada um com um par de alelos A1, A2 e B1, Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

99

Biologia dos Fungos – Sistemas Genéticos B2 (compatibilidade tetrapolar, ver Figura 7.2), ou com múltiplos alelos cada (compatibilidade multipolar). No primeiro caso podemos ter quatro tipos de conjugantes (A1B1, A2B1, A1B2 e A2B2). Só os micélios que dão origem aos zigotos A1B1A2B2 são compatíveis (férteis). Neste caso, apenas 25% dos encontros serão bem-sucedidos.

Figura 7.2 Sistema de compatibilidade tetrapolar. Imagem de Nieuwenhuis et al. (2013).

O aumento do número de alelos por loci parece estar envolvido no aumento da fertilidade entre micélios não originados a partir do mesmo indivíduo, com uma consequente diminuição da probabilidade de fertilização entre indivíduos geneticamente similares. 7.1.2 Partenogénese e Outros Mecanismos de Atalho Para além do seu papel óbvio na recombinação genética, o processo sexual em fungos conduz normalmente ao desenvolvimento de uma fase de dormência – oósporos, zigósporos, ascósporos, etc. 6. Em ligação com isto, a reprodução sexuada ocorre normalmente quando as condições de vida são desfavoráveis ao fungo ou depois de um período longo de crescimento vegetativo, ao passo a assexuada ocorre quando as condições são favoráveis ao crescimento vegetativo e resulta na produção de esporos de dispersão. Em espécies homotálicas não existe conflito entre estas duas funções do ciclo sexual. Mas como é que as espécies heterotálicas sobrevivem na ausência 6

Geralmente, os esporos sexuais possuem paredes espessas, estando adaptados a suportar condições ambientais adversas. 100

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Biologia dos Fungos – Sistemas Genéticos de um parceiro adequado? Os fungos que formam clamidósporos ou esporos assexuados de paredes espessas circundaram este problema. Outros pura e simplesmente alteraram o seu processo sexual. Por exemplo, espécies de Saprolegnia (Oomycota aquático) podem desenvolver oósporos directamente nas hifas sem ter ocorrido fertilização, por partenogénese. Um outro processo alternativo foi descrito em algumas espécies fitopatogénicas do género Phytophthora. Estas espécies são heterotálicas mas podem tornar-se autoférteis por exposição a metabólitos voláteis libertados pelo fungo Trichoderma viride (habitante comum do solo) ou por exposição a vapores do fungicida clorobene, ou em resposta a vários tipos de danos físicos ou fisiológicos. Trata-se de um verdadeiro processo sexual, envolvendo anterídios e oogónios de uma única estirpe. De forma surpreendente, este processo só ocorre nas estirpes com o factor de compatibilidade A2. 7.1.3 Reprodução Sexuada em Basidiomycota Em muitos fungos existe uma diferença funcional entre a reprodução sexuada e assexuada. Como já vimos, os esporos sexuais são formados em pequeno número e servem de estruturas de dormência, os assexuais são formados em grande número e servem para dispersar o organismo. No entanto, muitos dos Basidiomycota não produzem esporos assexuados e o processo sexuado foi modificado de modo a serem produzidos esporos sexuais de dispersão em grande número. A grande vantagem é que os esporos assim produzidos são geneticamente diversos, enquanto os assexuados são geneticamente uniformes. Anteriormente, referiu-se que a maioria dos fungos deste grupo possuem septos dolipóricos, que não permitem a passagem de núcleos. Sendo assim, como é que se pode desenvolver um micélio dicariótico a partir de um monocariótico? A resposta é que, imediatamente após a fusão das hifas de estirpes compatíveis (por processos de anastemose), os septos sofrem dissolução, ficando apenas um pequeno anel de material de parede. Este processo de dissolução dos septos é realizado pela enzima R-glucanase, cuja síntese está permanentemente reprimida nos micélios monocarióticos. Esta enzima actua em conjunto com outras como a quitinase, por exemplo.

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101

Biologia dos Fungos – Sistemas Genéticos Estudos sobre a compatibilidade em Basidiomycota demonstraram que os genes envolvidos neste processo (A1, A2, B1 e B2) governam o desenvolvimento de ansas de anastemose e o processo de dissolução dos septos (Tabela 7.1). Resumindo, a presença de genes A diferentes na hifa determina a produção de ansas de anastemose. A presença de genes B diferentes determina a produção da R-glucanase (actua ao nível da repressão genética), a migração nuclear e a fusão das ansas com as hifas. Tabela 7.1 Efeitos de diferentes constituições genéticas de um dicário.

A1A1 B1B2

A=B≠



Dissolução

dos

septos

(produção

de

R-

glucanase);

A1A2 B1B1

A ≠B =



Migração de núcleos.



Os septos permanecem intactos;



Não há migração de núcleos;



Formam-se ansas mas estas não se fundem com a hifa.

A1A1 B1B2

A1A2 B1B2

A=B=

A ≠B ≠



Não há dissolução dos septos;



Não há migração de núcleos;



Não se formam ansas de anastemose.



Os septos sofrem dissolução;



Dá-se a migração de núcleos;



Formam-se ansas de anastemose que se fundem com a hifa.

7.2

Sistemas Genéticos Alternativos

7.2.1 Heterocariose 7.2.1.1 Definição e Descrição Muitos fungos podem apresentar dois mais tipos de núcleos geneticamente diferentes nas suas hifas. Estes fungos são denominados heterocarióticos, em contraste com homocarióticos, que possuem apenas um tipo de núcleo. Um fungo dicariótico assemelha-se superficialmente a um fungo heterocariótico, mas nos primeiros os núcleos dividem-se de forma sincronizada e estão 102

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Biologia dos Fungos – Sistemas Genéticos uniformemente distribuídos no micélio. Este grau de coordenação não existe nos fungos heterocarióticos. Nestes, os núcleos estão dispersos ao acaso pelos compartimentos celulares e podem variar muito nos seus números relativos. Os micélios heterocarióticos possuem duas características extremamente interessantes e, talvez, importantes. A primeira é que os núcleos se complementam na medida em que os seus genes apresentam o mesmo tipo de relações de dominância e recessividade encontrado nas células diploides. A segunda é que a razão entre os diferentes tipos de núcleos pode variar, dentro de certos limites, e pode ser drasticamente alterada pelas condições ambientais (Tabela 7.2). Tabela 7.2 Efeitos da composição do meio de crescimento a razão nuclear, numa colónia heterocariótica contendo núcleos do tipo A e B. Dados relativos de uma colónia de Penicillium cyclopium.

Composição percentual do meio Nutrientes mínimos

Polpa da maçã 0 100 20 80 40 60 60 40 80 20 100 0 Fonte: Jinks (1952).

Percentagem de Taxa de crescimento núcleos em relativo dos heterocarióticos heterocários A e B Tipo A Tipo B A:B

8,6 7,8 11,1 12,7 13,5 51,8

91,4 92,2 88,9 87,3 86,5 48,2

0,71:1 0,53:1 0,54:1 0,67:1 1,00:1 1,56:1

Assim, por um lado, a heterocariose permite que fungos haploides “escondam” genes recessivos das pressões de selecção (característica normalmente associada à diploidia) e, por outro, confere ao fungo a capacidade de continuamente alterar a sua constituição genética em resposta à selecção por pressões ambientais – uma característica que não em encontrada em nenhum outro tipo de organismo. Ainda não está claro como é que a razão entre os núcleos é alterada em resposta às condições ambientais. A explicação mais simples é que surgem continuamente no micélio hifas monocarióticas que crescem mais ou menos rapidamente do que o micélio heterocariótico, dependendo da sua capacidade de

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103

Biologia dos Fungos – Sistemas Genéticos prevalecer num determinado ambiente. Deste modo, a razão nuclear é alterada na colónia como um todo. Outra hipótese, ainda por ser comprovada, é que os núcleos apresentariam diferentes taxas de divisão, dependendo das condições ambientais. Seja qual for o mecanismo, frise-se que a heterocariose não é um substituto do processo sexual, mas sim apenas uma forma de se “jogar” com todos os núcleos presentes num hialoplasma comum. 7.2.1.2 Como é que Surge? Os fungos heterocarióticos podem surgir de duas maneiras: mutação de genes num dos núcleos do micélio (o que estabelece automaticamente a heterocariose) ou por fusão de hifas de micélios geneticamente diferentes (o que raramente, ou nunca, acontece nos fungos menos evoluídos. Em ambos casos, uma verdadeira condição de heterocariose só existe quando núcleos geneticamente diferentes estão presentes no compartimento apical. 7.2.1.3 Como é que se Desfaz? De duas maneiras: quando surgem ramificações que só contêm um tipo de núcleo ou durante a produção de esporos assexuais uninucleados (Figura 7.3).

Figura 7.3 Reversão do processo de heterocariose. Imagem de Deacon (2006).

104

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Biologia dos Fungos – Sistemas Genéticos

7.2.2 Parassexualidade 7.2.2.1 Descrição Ao contrário da heterocariose, este sistema alternativo é um verdadeiro substituto do sexo, sendo de grande importância no estudo dos fungos “imperfeitos” (Deuteromycota). A parassexualidade foi descoberta por Pontecorvo (1956) durante os seus estudos sobre heterocariose em Aspergillus nidulans. Ele observou que uma pequena porção dos esporos homocarióticos, derivados de um micélio heterocariótico artificial, eram geneticamente diferentes das estirpes parentais. Isto sugeriu que os genes parentais tinham, de alguma forma, sofrido recombinação e tinha-se produzido um núcleo geneticamente diferente. Esta situação não poderia ter surgido apenas pela heterocariose porque os núcleos não perdem a sua individualidade, independentemente da forma como estão “misturados”.

Pontecorvo

estudou

este

fenómeno,

que

denominou

de

parassexualidade (Figura 7.4). A parassexualidade envolve três passos separados no espaço e no tempo e acentuadamente diferentes: 1. Diploidização

–

ocasionalmente,

dois

núcleos

geneticamente

diferentes num micélio heterocariótico fundem-se e formam um núcleo diploide. O mecanismo envolvido neste processo é desconhecido. É de salientar que este processo é raro, ocorrendo com uma frequência similar à da mutação génica. O núcleo diploide formado é relativamente estável e divide-se por mitose; 2. Recombinação mitótica – durante a divisão mitótica ocorre, ocasionalmente, permuta que resulta na troca de material genético. Este é, também, um fenómeno raro; 3. Haploidização – é um mecanismo que permite que os núcleos diploides revertam ao estado haploide. Pensa-se que o processo se dê por perda progressiva de cromossomas, pelos núcleos diploides, por não disjunção dos cromossomas durante sucessivos processos mitóticos. Assim, um único núcleo diploide dará origem, inicialmente, a dois núcleos, tendo um 2n+1 cromossomas e o outro 2n-1. Tais núcleos aneuploides (com múltiplos incompletos do número haploide de Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

105

Biologia dos Fungos – Sistemas Genéticos cromossomas) são instáveis e tendem a reverter a núcleos euploides, por perda sucessiva de cromossomas. O núcleo 2n+1 reverte a 2n enquanto o 2n-1 reverte a um núcleo haploide.

Figura 7.4 Esquema mostrando como a parassexualidade pode ocorrer.

É necessário frisar que cada um destes eventos é relativamente raro e aparentemente não relacionado. Eles não constituem um ciclo regular e controlado, como é o caso do ciclo sexual. De qualquer forma, os genes parentais podem ser recombinados desta forma. Primeiro por permuta mitótica e depois, talvez, por perda ao acaso dos cromossomas, fenómeno equivalente à segregação independente que ocorre na meiose. Assim, mesmo que não ocorra a permuta, os cromossomas presentes no núcleo haploide podem ser uma mistura dos cromossomas parentais. 7.2.2.2 Significado da Parassexualidade A principal vantagem deste processo parece ser permitir a existência de recombinação genética nos fungos “imperfeitos” (Deuteromycota), mas isto 106

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Biologia dos Fungos – Sistemas Genéticos levanta uma questão interessante: porque é que estes fungos abandonaram a reprodução sexuada a favor de um processo mais aleatório e aparentemente menos eficiente? A resposta pode ser a seguinte: nos fungos que existem durante a maior parte das suas vidas sob a forma heterocariótica, há uma grande probabilidade de o processo parassexual ocorrer na sua totalidade durante alguma etapa do seu crescimento vegetativo. Embora cada passo do processo parassexual seja raro, cada colónia contém vários milhares de núcleos e, logo, a possibilidade de este processo ocorrer na colónia, como um todo, é elevada.

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107

Biologia dos Fungos – Nutrição Capítulo 8

Nutrição

Os fungos têm um modo de nutrição característico e muito bem-sucedido. Eles requerem materiais orgânicos preformados que servem como fonte de energia e matéria-prima (esqueletos carbonados) para a síntese de outros compostos. As moléculas orgânicas mais simples (monossacáridos, aminoácidos e

ácidos orgânicos)

são

absorvidas

através

da

membrana

(nutrição

osmotrófica). Mas as mais complexas devem ser degradadas em monómeros no exterior da célula por acção de enzimas (depolimerases) libertadas através das paredes celulares ou ligadas a estas. Apenas os fungos limosos são capazes de se alimentar por fagocitose. As depolimerases são utilizadas em vários processos industriais mas muito pouco se sabe sobre a sua síntese ou a forma como são libertadas do interior das células. Estas lacunas limitam de forma acentuada a sua exploração comercial mais intensa. Pensa-se que as depolimerases sejam transportadas em vesículas até à membrana plasmática, sendo libertadas a nível da parede. A sua passagem através da parede não é bem percebida. Existem também evidências de uma regulação precisa da síntese enzimática. Em muitos casos, as enzimas são induzidas pela presença dos substratos no exterior das hifas. Por outro lado, a sua síntese é reprimida pela presença dos produtos finais ou outros materiais capazes de ser prontamente absorvidos e utilizados (por exemplo, a glicose). As enzimas que um fungo é capaz de sintetizar determinam em grande medida a sua capacidade de utilizar alguns substratos e, logo, condicionam os habitats que pode colonizar. O modo de nutrição dos fungos (osmotrófica) apresenta notáveis consequências que governam vários aspectos da sua ecologia: 

Em virtude da digestão ocorrer no exterior da célula, os produtos da hidrólise de polímeros estão potencialmente ao alcance de outros microrganismos. Algumas das interacções entre fungos de diferentes espécies ocorrem em consequência deste facto. Por exemplo, alguns fungos que não conseguem degradar polímeros vivem em associação íntima com aqueles que não o fazem, partilhando com os últimos os produtos resultantes da degradação enzimática dos polímeros. Esta

108

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Biologia dos Fungos – Nutrição forma de nutrição é denominada saprofitismo secundário para os açúcares; 

A nutrição osmotrófica torna necessária a presença da água em finas películas ao redor das hifas, de forma a permitir a difusão das enzimas (e a sua actividade) e dos nutrientes. Por esta razão, o crescimento dos fungos está restrito a ambientes relativamente húmidos onde haja uma fase líquida. Uma vez que as suas paredes necessitam de se manter permeáveis à água, os fungos são particularmente sensíveis à dessecação. No entanto, o crescimento dos fungos parece ser menos dependente da presença de água, na sua forma livre, do que o das bactérias. Isto porque as hifas podem crescer e colonizar vários habitats, ao passo que as bactérias dependem de películas aquosas para se movimentarem;



Uma vez que as enzimas extracelulares são libertadas para o meio, cujas condições não podem ser controladas pelo fungo, pode-se afirmar, pelo menos teoricamente, que tais condições ambientais podem limitar o crescimento fúngico, restringindo a actividade enzimática dos mesmos. Existem, no entanto, notáveis excepções. O fungo Sclerotium rolfsii (fitopatogénico) secreta grandes quantidades de ácido

oxálico,

que

baixa

o

pH

dos

tecidos

vegetais

até

aproximadamente 4. Este pH é óptimo para a actividade das suas enzimas pécticas, que degradam a lamela média das paredes celulares do hospedeiro. O ácido oxálico combina-se, também, com os catiões divalentes,

libertando-os

das

suas

ligações

com

alguns

dos

componentes pécticos, o que torna mais fácil a degradação da pectina. O fungo Serpula lacrymans (responsável pelo apodrecimento de substratos extremamente secos) degrada a celulose em glucose, e esta em dióxido de carbono e água, de forma tão eficaz que cria, a partir do substrato, água metabólica. Este fungo necessita de água para iniciar o seu crescimento e em seguida pode continuar a degradar substratos extremamente secos (madeiras secas), sendo difícil de erradicar quando estabelecido. O nome específico lacrymans refere-se à sua habilidade de exsudar água das hifas ou dos cordões micelianos. De

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109

Biologia dos Fungos – Nutrição uma forma semelhante, alguns fungos que causam a deterioração de cereais armazenados podem crescer em grãos com um conteúdo de 15 a 16% de água. Estes fungos criam pequenos gradientes locais de temperatura e humidade, fazendo com que a água se condense noutros locais da massa de grãos permitindo a proliferação de outros fungos não tão resistentes à dessecação; 

Os fungos que degradam polímeros insolúveis, como a celulose, produzem zonas de erosão enzimática, ou zonas de exaustão de nutrientes, em torno das suas hifas. Como tal, eles necessitam de crescer continuamente para zonas novas, à medida que decresce a sua eficiência em obter nutrientes numa determinada zona. Qualquer citoplasma que fique nas zonas velhas e exaustas de nutrientes tornase redundante em termos de obter mais nutrientes, migrando em direcção ao ápice e contribuindo para o crescimento apical das hifas. O problema não é tão grave para um fungo cujo crescimento depende de nutrientes em solução, capazes de se fundir até à célula. Assim, as leveduras e alguns fungos dimórficos tendem a colonizar habitats húmidos e ricos em açúcares. Nestes ambientes, existe normalmente grande percentagem de água e os nutrientes são constantemente repostos. Assim, não existe uma necessidade real de crescimento direcionado, sendo vantajosa a formação de células individuais que se podem espalhar rapidamente.

8.1

Fontes de Carbono e Energia

Seria difícil enumerar todos os compostos que servem como fontes de carbono e energia para os fungos. É provável que não exista nenhum material orgânico que não possa ser utilizado por um ou outro fungo. Até metano, o composto orgânica mais simples, é utilizado como fonte de carbono e energia por algumas leveduras. Os fungos podem também degradar uma grande variedade de compostos orgânicos produzidos pelo Homem, tais como os pesticidas. Não deve ficar a ideia de que todos os fungos são capazes de utilizar todos os materiais.

Pelo

contrário,

relativamente

poucos

conseguem

utilizar

hidrocarbonetos e poucos conseguem utilizar polímeros complexos como a lenhina e a queratina.

110

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Biologia dos Fungos – Nutrição Os carbohidratos de origem vegetal constituem a fonte de energia mais abundante na natureza. Quase todos os fungos utilizam a glicose, muitos utilizam igualmente bem a maltose, sacarose e o amido. As principais excepções são fungos que crescem em habitats extremamente especializados, sem estes nutrientes. O Leptomitus lacteus (Oomycete), por exemplo, não consegue utilizar a glucose, e em vez desta usa ácidos gordos, ácidos orgânicos e glicerol. Este fungo cresce em efluentes urbanos onde estes materiais abundam. Além dos açúcares já mencionados, os fungos utilizam outras hexoses, pentoses, etc. e derivados açucarados como ácidos urónicos e açúcares álcoois. Muitas vezes os fungos não utilizam um, ou vários, dos compostos mencionados, não porque não os podem metabolizar, mas porque não conseguem transportá-los através da membrana plasmática (não produzem a permease necessária). As gorduras e proteínas podem ser utilizadas pelos fungos, mas podem não ser adequadas como a única fonte de carbono se, por qualquer razão, o fungo não for capaz de sintetizar açúcares a uma taxa que permita suportar as necessidades da síntese da parede, ou se este está a crescer em anaerobiose (os açúcares são necessários para a produção de energia. Em suma, não é possível divorciar a nutrição de outros aspectos do metabolismo celular. Os principais polissacarídeos constituintes das paredes celulares das plantas – celulose e hemiceluloses – são utilizados por vários fungos que desempenham um papel importante na reciclagem destes materiais. Além das celuloses que ocorrem na natureza, uma grande variedade de celuloses solúveis é comercializada e utilizada como estabilizadores de emulsões na produção de tintas, ou como géis na produção de pastas de papel de parede, etc. Nestes casos, alguns dos resíduos de glicose são substituídos por grupos metilo ou etilo, dando origem às carboximetilceloses e carboxietilceluloses. São estes compostos que permitem o crescimento dos fungos nas paredes das casas muito húmidas. Na outra extremidade do “espectro” das diferentes fontes de carbono podemos considerar a utilização dos hidrocarbonetos e materiais fabricados pelo Homem. No entanto, estes compostos raramente ocorrem em concentrações suficientes e em condições ambientais adequadas, que permitam a sua utilização como fonte única de carbono e energia. De qualquer forma, muitos destes materiais podem ser degradados por um ou outro fungo. Por exemplo, os fungos podem causar danos em várias indústrias quando crescem nos óleos das Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

111

Biologia dos Fungos – Nutrição maquinarias utilizadas, provocando o entupimento de filtros, aumento da viscosidade dos lubrificantes e corroendo os metais como resultado do seu crescimento. Os fungos também são comummente encontrados nos tanques de armazenamento de combustível para aviões, particularmente o Cladosporium resinae (teleomorfo – Amorphotheca resinae, Ascomyxota) e o Paecilomyces varioti, que causam problemas no armazenamento de combustíveis em todo o Mundo. É necessário notar que os fungos crescem no combustível dos aviões apenas se estiverem presentes água, oxigénio e nutrientes minerais. Nos últimos anos, tem-se dedicado muita atenção à degradação de pesticidas e plásticos – os maiores poluentes ou potenciais poluentes. Os principais componentes estruturais dos plásticos parecem não ser utilizados pelos microrganismos, embora se assemelhem aos ácidos gordos de cadeia longa, que são prontamente degradados pelos mesmos. Como exemplo, tem-se o polietileno [(CH2-CH2)n] e o cloreto de polivinil [(CH2-CHCl)n]. Talvez principal razão para a sua persistência no meio ambiente seja a incapacidade de os microrganismos em os absorver e a ocorrência da -oxidação no interior das células. No entanto, os fungos metabolizam alguns dos componentes dos plásticos (por exemplo, os glicol ésteres, que constituem uma parte substancial do peso total dos plásticos) expondo os componentes estruturais à foto-oxidação. A degradação dos pesticidas (no senso lato) depende grandemente da natureza molecular dos mesmos e, no caso de compostos aromáticos, ela depende particularmente do número e tipo de grupos substituintes no anel benzílico. De um modo geral: 

Quanto maior o número de substituintes, maior o grau de persistência;



Substituições amino, metoxi, cloro e nitro conferem maior resistência ao ataque microbiano, substituições carboxi e hidroxilo têm menor efeito;



Substituições meta conferem maior resistência do que as orto e para.

Tome-se o exemplo do DDT (Figura 8.1) que é uma molécula extremamente persistente que causou graves problemas ambientais e ecológicos. A sua resistência ao ataque microbiano é conferida pelo grupo CCl 3 na posição y e pelos átomos de cloro na posição x. Se as posições x e y estiverem presentes nos átomos de hidrogénio, a molécula pode ser degradada por vários

112

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Biologia dos Fungos – Nutrição microrganismos. Se na posição y estiver o grupo CCl3 e na x o OCH3 (o insecticida metoxicloro), a persistência no solo é muito breve.

Figura 8.1 DDT e compostos relacionados. Metoxicloro, X=OCH3, Y=CCl3; DDT, X=Cl, Y=CCl3.

É interessante o facto de vários compostos produzidos pelo Homem, apesar de não servirem como fontes únicas de carbono e energia, serem prontamente metabolizados na presença de outras fontes de carbono, como a glicose. A este fenómeno dá-se o nome de co-metabolismo. Este parece resultar de um modo de acção não-específico de algumas enzimas envolvidas no metabolismo normal, ou de um processo de oxidação-redução não enzimático, envolvendo agentes redutores gerados durante o metabolismo normal. 8.2

Outras Exigências Nutricionais

Na maioria dos trabalhos laboratoriais de rotina, os fungos são cultivados em meios preparados a partir de ágar e extratos de plantas: batata, malte, etc. No entanto, se fornecermos uma fonte de carbono adequada, muitos fungos são capazes de crescer utilizando apenas nutrientes inorgânicos simples, como os indicados na Tabela 8.1. Apenas pela utilização destes meios quimicamente definidos, de preferência na ausência de ágar, torna-se possível determinar as necessidades nutricionais de cada fungo.

Tabela 8.1 Meios de cultura para fungos.

Meios

1. Potato dextrose agar (PDA): cozem-se 200 g de batatas

naturais

em 1 litro de água destilada; filtra-se através de gaze;

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113

Biologia dos Fungos – Nutrição perfaz-se até 1 litro e adiciona-se 20 g de glicose e 15-20 g de agar. 2. Malt extract agar (MEA): dissolvem-se 20-30 g de extracto de malte comercial em 1 litro de água destilada; adiciona-se 15-20 g de agar; a adição de 5 g de peptona é facultativa. 3. Oatmeal agar (OA): cozem-se 30 g de farinha de aveia em 1 litro de água destilada; filtra-se e adiciona-se 15-20 g de agar. NaNO3 (ou NH4NO3)

2g

KH2PO4

1g

MgSO4. 7H2O

0,5 g

KCl

0,5 g

FeSO4. 7H2O

0,01 g

Meio

ZnSO4. 7H2O

0,01 g

sintético

CuSO4. 5H2O

0,005 g

Água destilada

1 litro

Sacarose/Glucose

20 g

Agar

15-20 g

Biotina

10 g*

Tiamina

100 g*

* Não são requeridas por todos os fungos.

Destes estudos emergiram alguns dados interessantes: 

Vários fungos necessitam, para o seu crescimento normal, de vitaminas preformadas, sendo as mais vulgares a tiamina e biotina. Muito raramente se verifica a exigência de várias vitaminas por um só fungo;



Alguns fungos requerem aminoácidos preformados, mas esta necessidade pode ser facilmente ultrapassado com o fornecimento de L-asparagina, L-glutamina ou L-arginina. Poucos fungos necessitam de aminoácidos específicos, normalmente os com átomos de enxofre;



Vários fungos aquáticos, e alguns membros de Basidiomycota, não são capazes de utilizar o nitrato (NO3-), mas utilizam a amónia solubilizada (NH4-) ou fontes orgânicas de nitrogénio. Estes fungos não possuem

114

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Biologia dos Fungos – Nutrição uma das enzimas chaves envolvidas na redução do NO 3- a NH4-, que antecede a incorporação do azoto nos aminoácidos. Por exemplo, a nitrato redutase ou nitrito redutase. Inequivocamente, nenhum fungo mostrou a capacidade de fixar o azoto atmosférico. Em resumo e de um modo geral, todos os fungos são capazes de utilizar aminoácidos como fontes de nitrogénio, muitos utilizam o NH4- e poucos o NO3-. No entanto, fornecendo-se ao fungo uma mistura de todos estes compostos, ele utilizará preferencialmente a amónia. A este fenómeno dá-se o nome de repressão pela amónia. Ele é pouco entendido e envolve a repressão da enzima nitrato redutase e a inibição da absorção de aminoácidos pela célula; 

Alguns fungos não são capazes de utilizar os iões sulfato (SO42-), sendo necessário

fornecê-los

aminoácidos

sulfurados

(por

exemplo,

Leptomitus lacteus – Oomycete); 

Geralmente, os Oomycota parecem necessitar de altas concentrações de cálcio especialmente durante a diferenciação. O cálcio parece desempenhar algum papel na estabilização das membranas. Esta necessidade ajuda a explicar a sensibilidade destes organismos à estreptomicina, já que esta actua como um catião bivalente podendo competir para os locais de ligação do cálcio na superfície da célula;



Alguns fungos requerem a presença de moléculas orgânicas específicas. Por exemplo, alguns Oomycota como a Phytophthora infestans, necessitam de esteróis para o seu crescimento vegetativo normal, e todos os membros mais evoluídos deste grupo necessitam de esteróis para a reprodução. Alguns fungos que crescem no esterco de animais (fungos coprófilos) necessitam de um composto rico em ferro – hemina;



Todos os fungos e organismos em geral necessitam de elementos químicos para o seu crescimento normal (ferro, cloro, fósforo, bromo, potássio, sódio, zinco, cobre, molibdénio, manganês, magnésio, etc.), embora muitos necessitem apenas de quantidades mínimas destas substâncias.

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Biologia dos Fungos – Nutrição Convém salientar que a maioria dos comentários feitos acima referem-se a culturas laboratoriais em condições de crescimento próximas das óptimas. As exigências nutricionais de um fungo podem ser completamente diferentes em condições subóptimas, como demonstra o crescimento de Saccharomyces cerevisiae em anaerobiose. Embora esta levedura consiga sintetizar a maioria das vitaminas necessárias ao seu crescimento, ela requer uma grande variedade de vitaminas preformadas quando sujeita a condições de anaerobiose, porque nestas condições algumas das vias biossintéticas normas estão inoperativas.

116

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Biologia dos Fungos – Metabolismo Capítulo 9

Metabolismo

O metabolismo básico dos fungos pouco difere do dos outros organismos, por isso vamos concentrar a nossa atenção em alguns aspectos de importância económica ou ambiental. 9.1

Produção de Energia

As vias “produtoras” de energia ocupam uma posição central no metabolismo de todos os organismos. Para além do seu papel óbvio na produção de ATP, estas vias originam o potencial redutor (coenzimas reduzidas) utilizado em várias reacções anabólicas, e os seus compostos intermediários são utilizados como ponto de partida de várias vias de biossíntese. Os açúcares, ou outros substratos, são inicialmente metabolizados por uma das 3 vias que constituem aquilo que geralmente chamamos glicólise: via Embden-Myerhof-Parnas (EMP), via dos fosfatos de pentoses ou “shunt” dos monofosfatos de pentoses (HMP) e a via Entner-Doudorf (ED) (Figura 9.1). A via mais comummente utilizada pelos fungos é a EMP. No entanto, a via HMP também é comum nos fungos, estando presente, provavelmente, em todos os membros do reino. A via ED é muito rara nestes organismos. O produto final destas vias é o mesmo: ácido pirúvico. Este composto é convertido, em condições oxidativas normais, em acetil-CoA, que por sua vez alimenta o ciclo dos ácidos tricarboxílicos (TCA). Muito pouco ATP é formado directamente na glicólise e no ciclo dos ácidos tricarboxílicos. Em vez disso, formam-se coenzimas reduzidas NADH + H+ e NADPH + H+, as quais são reoxidadas ao nível da cadeia transportadora de eletrões. Durante este processo, alguma da energia envolvida é utilizada para sintetizar ATP. O oxigénio é, normalmente, o aceitador final de eletrões, na cadeia transportadora, mas em alguns fungos (por ex., Neurospora crassa e Aspergillus nidulans) esse papel é desempenhado pelo NO3-. Vias, produtoras de energia, deste tipo, nas quais um composto inorgânico serve como aceitador final de electrões, são denominadas respirações; elas podem ser aeróbias (o aceitador é o O2) ou anaeróbias (o aceitador final de electrões é um composto inorgânico diferente do O2). O processo respiratório aeróbio produz 38 moléculas de ATP.

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Biologia dos Fungos – Metabolismo

Figura 9.1 Diagrama ilustrando as principais vias produtora de energia e os produtos sintetizados a partir dos seus intermediários.

Muitas leveduras, e vários fungos filamentosos, podem crescer em condições anaeróbias, sem executarem processos respiratórios. Nestes organismos, e nestas condições, o ciclo dos ácidos tricarboxílicos está inoperativo e não existe cadeia transportadora de electrões. Então, todo o ATP é formado durante a glicólise, o que torna a utilização de açucares, para a produção de energia, um processo ineficaz. Por outro lado, as coenzimas reduzidas, formadas durante a glicólise, têm de ser reoxidadas de modo a que a via continue operativa, isto é conseguido pela redução do piruvato a ácido láctico ou etanol. As vias produtoras de energia deste tipo, nas quais o aceitador final de electrões é um composto orgânico, são denominadas fermentações.

118

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Biologia dos Fungos – Metabolismo O tipo de composto que é produzido – ácido láctico, etanol, ou ambos depende do fungo em questão. Muitos fungos aquáticos produzem ácido láctico (por ex., Allomyces, Blastocladia, Chytridium e Sapromyces). Muitos fungos “superiores” produzem etanol em condições anaeróbias, sendo este o processo que permite a utilização de S. cerevisiae na indústria das bebidas alcoólicas. É de salientar que, qualquer composto orgânico pode potencialmente ser utilizado para a produção de energia, desde que possa ser absorvido pela célula e possa entrar numa das vias envolvidas nessa produção. Por exemplo, os aminoácidos alifáticos são desaminados dando origem a ácidos orgânicos que podem entrar ao nível do ciclo dos ácidos tricarboxílicos. Convém, também, recordar que a presença de acetato, num meio de cultura, reprime a absorção de glucose, enquanto a presença de altas concentrações de glucose reprime as vias respiratórias. Ou seja, o equilíbrio entre as diferentes vias produtoras de energia é afectado pela disponibilidade de substratos no exterior das células fúngicas. 9.2

Vias Anapleróticas

Outro papel, desempenhado pelas vias produtoras de energia, é o fornecimento de precursores para a maioria dos processos de síntese. Alguns dos intermediários das vias glicolíticas são utilizadas para a síntese de aminoácidos, ácidos nucleicos e lípidos (Fig. 8.1), enquanto a acetil-Co é utilizada como ponto de partida de um grande número de reacções anabólicas, incluindo a produção de ácidos gordos e vários metabólitos secundários, como os carotenoides e os esteroides. Além disso, alguns dos ácidos orgânicos do ciclo dos ácidos tricarboxílicos são desviados e utilizados na produção de aminoácidos. A contínua retirada de intermediários destas vias coloca em risco o seu funcionamento. Para compensar este desvio de compostos intermediários das vias produtoras de energia, os organismos desenvolveram as chamadas reacções anapleróticas, que servem para repor os intermediários metabólicos retirados. As reacções anapleróticas mais comuns são as que envolvem incorporação directa de dióxido de carbono nos produtos metabólicos – reacções de carboxilação. Por exemplo, se a célula está a sintetizar aminoácidos a partir de intermediários do ciclo dos ácidos tricarboxílicos, ela vai ter de regenerar o oxaloacetato, que constitui o ponto de partida do ciclo. Normalmente, a reacção envolvida na regeneração do oxaloacetato implica a carboxilação directa do piruvato.

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Biologia dos Fungos – Metabolismo

Piruvato + ATP + HCO3-

piruvato carboxilase biotina

→ Oxaloacetado + ADP + Pi

Esta reacção ajuda a explicar por que é que os fungos necessitam da presença de dióxido de carbono para poderem sobreviver, e também a sua necessidade de biotina (coenzima). Um mecanismo alternativo às reacções de carboxilação é o ciclo do glioxilato. Neste ciclo, o isocitrato é quebrado dando origem a succinato e glioxilato. O glioxilato combina-se com acetil-CoA dando origem ao malato (Fig. 8.1). Este processo é uma forma de atalho, no ciclo dos ácidos tricarboxílicos, que ultrapassa o α-cetoglutarato, o qual é ponto de partida para a síntese de vários aminoácidos. O ciclo do glioxilato parece ser particularmente importante quando se fornece aos fungos acetato como fonte de carbono; a actividade das enzimas deste ciclo aumenta 20 vezes. Um papel importante deste ciclo parece ser a produção de oxaloacetato a partir de acetil-CoA. O oxaloacetato é então descarboxilado para produzir fosfoenolpiruvato, a partir do qual as células podem sintetizar açucares – necessários para a síntese da parede e para outros fins – quando estes não são fornecidos pelo meio. Esta produção de açúcares, quando os fungos só têm à sua disposição compostos não glícidos, é denominada gliconeogénese.

Oxaloacetato + ATP

9.3

fosfoenolpiruvato carboxicinase

→ Fosfoenolpiruvato + CO2 + ADP + Pi

Compostos de Translocação e Reserva

Os compostos de translocação e de reserva destes organismos diferem dos das plantas e bactérias, mas não são notavelmente semelhantes aos dos animais. Os principais compostos de reserva incluem lípidos e glicogénio. Os carbohidratos podem ser mobilizados e acumulados na forma de trealose (dissacarídeo) ou de álcoois-açucares (polióis), tais como o manitol e o arabitol (Figura 9.2).

120

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Biologia dos Fungos – Metabolismo

Figura 9.2 Manitol (à esquerda), trealose (no meio) e arabitol (à direita).

O papel preciso de cada um destes compostos não é completamente conhecido, devido principalmente à sua pronta interconversão. A situação tornase ainda mais complicada pela total ausência destes carbohidratos, tipicamente fúngicos, nos Oomycota (os compostos de translocação e reserva são os mesmos das plantas) e pelo facto de em Zygomycota só se ter detectado trealose e ribitol. O

conhecimento

dos

carbohidratos

translocáveis

dos

fungos

é

especialmente relevante na compreensão de certos tipos de associações simbióticas. A trealose e os polióis não são prontamente metabolizados pelas plantas superiores, então, um parasita pode efectuar um fluxo de carbohidratos unidireccional de uma forma eficaz, apenas pela conversão dos açúcares da planta (glucose, sacarose, frutose) em açúcares fúngicos. Este processo parece ser particularmente importante para os parasitas biotróficos (aqueles que não matam o hospedeiro), uma vez que estes vivem em íntima associação com as células vegetais funcionais. Estudos feitos com carbono radioactivo (14CO2) demonstraram que as ferrugens e os míldios pulverulentos acumulam trealose e polióis às custas dos carbohidratos das plantas hospedeiras. O mesmo se passa com os fungos que estabelecem associações com raízes de plantas – ectomicorrizas – e com algas – líquenes. 9.4

Metabolismo Secundário

O metabolismo secundário engloba um grande número de processos metabólicos que pouco têm em comum, excepto o facto de serem muito activos quando o crescimento normal é restringido. Por outras palavras, os intermediários do metabolismo primário não são utilizados no crescimento do organismo, sendo desviados para uma série de vias alternativas, ditas secundárias. Estas vias não estão, normalmente, em funcionamento quando o fungo está em crescimento activo.

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Biologia dos Fungos – Metabolismo Os metabólitos secundários variam grandemente na sua composição química e, normalmente, são específicos de determinadas espécies ou estirpes. Só alguns destes compostos possuem papéis importantes na vida dos organismos que os produzem, de modo que a sua ocorrência em grande variedade e em quantidades apreciáveis permanece um mistério. Alguns metabólitos secundários são de extremo valor comercial, por exemplo: os antibióticos, a hormona vegetal giberelina (produzida pelo fungo fitoparasita Gibberella fujikuroi), etc. Outros são extremamente tóxicos para o ser humano e constituem um perigo sério para a saúde humana: o fungo ergótico Claviceps purpurea (Ascomycota) parasita o centeio e substitui o grão do cereal pelo seu esclerócio, este acumula alcaloides extremamente tóxicos. O pão produzido com grãos infectados provocou morte de numerosas pessoas ao longo dos séculos. Actualmente, no entanto, estes mesmos alcaloides são utilizados clinicamente na indução das contrações uterinas durante o parto. Outros ainda produzem micotoxinas extremamente potentes quando crescem, como contaminantes, em produtos alimentares armazenados: algumas espécies de Fusarium produzem as toxinas zearalenona e tricotecenos e alguns Aspergillus produzem aflatoxinas. Os metabólitos secundários apresentam três características principais que podemos enumerar: 

A sua produção é extremamente específica, estando restrita a uma espécie ou apenas a algumas estirpes de uma espécie.



De um modo geral, não desempenham qualquer função na vida dos organismos que as produzem.



São produzidos por células que deixaram de crescer, ou cujo crescimento foi restringido. Ou seja, são produzidos durante a fase estacionária em culturas batch, ou durante o crescimento exponencial em cultura continua, desde que há uma taxa de crescimento bastante inferior à máxima.

Nos fungos filamentosos, os metabólitos secundários podem estar a ser acumulados nas zonas velhas da colónia, enquanto existe crescimento nas zonas periféricas. A razão pela qual os metabólitos secundários se acumulam, quando o crescimento normal é restringido, é fácil de entender quando analisamos os

122

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Biologia dos Fungos – Metabolismo principais

precursores

destes

metabólitos:

açúcares,

ácido

xiquímico,

aminoácidos, ácido mevalónico (formado pela condensação de três moléculas de Acetil-CoA), malonil-CoA (formado pela carboxilação do Acetil-CoA) e ácidos gordos. A molécula de Acetil-CoA desempenha um papel-chave no metabolismo secundário, porque é utilizada indirectamente na produção dos diferentes metabólitos secundários, ocupando, também, uma posição central nas vias metabólicas básicas uma vez que ocorre no principal ponto de ramificação das mesmas (Fig. 8.1). 9.4.1 Exemplos Específicos de Metabólitos Secundários 9.4.1.1 Penicilinas A penicilina foi obtida pela primeira vez a partir da estirpe de Fleming de Penicillium notatum. Actualmente, a produção industrial utiliza mutantes de Penicillium chrysogenum. Estes mutantes possuem altas taxas de produção destes compostos. Na verdade, a penicilina não é um composto só, mas sim um grupo de compostos intimamente relacionados, sendo, por isso, mais correcto utilizar o termo penicilinas. Todas as penicilinas apresentam na sua composição o ácido 6aminopenicilaníco (6-APA) (Figura 9.3). Esta molécula é constituída por dois aminoácidos, a cisteína e avalina, podendo ligar-se a ela diferentes grupos acilo.

=

+

Figura 9.3 O ácido 6-aminopenicilaníco (à esquerda) resulta da combinação de cisteína (no meio) e valina (à direita).

Após a descoberta de que diferentes cadeias laterais (ou seja, diferentes grupos acilo) conferem diferentes propriedades às penicilinas, a produção passou a envolver meios de cultura ricos em precursores adequados. Mais tarde, foi descoberto que muitos organismos produzem uma enzima que degrada as penicilinas em 6-APA, a penicilina acilase, e que as cadeias laterais podiam ser Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

123

Biologia dos Fungos – Metabolismo adicionadas, por processos químicos, à molécula de 6-APA, com um maior controlo sobre o produto final. A produção actual de penicilinas envolve três etapas: 1. Produção de penicilina G, V etc., pelo P. Chrysogenum; 2. Degradação destas penicilinas, pela enzima penicilina acilase, em 6APA; 3. Adição de cadeias laterais específicas por processos químicos. A

ampicilina

e a carbenicilina

(Figura

9.4) foram produzidas

sinteticamente por este processo, e são dos antibióticos mais utilizados em quimioterapia.

Figura 9.4 Ampicilina (à esquerda) e carbenicilina (à direita).

Algumas destas penicilinas semissintéticas podem ser administradas por via oral, e muitas são resistentes às penicilinases das bactérias, responsáveis pela inactivação das penicilinas naturais. Uma característica muito importante de algumas penicilinas semissintéticas é a sua actividade contra bactérias Gramnegativas e Gram-positivas, já que as naturais só são activas contra as Grampositivas. 9.4.1.2 As Aflatoxinas As aflatoxinas foram descobertas em 1960 e encontram-se entre os mais poderosos agentes carcinogéneos, podendo ser encontradas em diferentes tipos de alimentos. Estas substâncias são produzidas por dois fungos, cujo crescimento é comum em produtos alimentares armazenados: o Aspergillus flavus e o Aspergillus parasiticus.

124

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Biologia dos Fungos – Metabolismo As estruturas químicas de algumas aflatoxinas comuns são indicadas na Figura 9.5. São moléculas complexas, cuja biossíntese ainda não é claramente entendida.

Figura 9.5 Estrutura de algumas aflatoxinas mais comuns. B1, G1 e M1 possuem ligações duplas na posição *; B2, G2 e M2 não as possuem. M1 e M2 são produtos da hidroxilação de B1 e B2; B2a deriva de B1 por tratamento ácido. A toxicidade aparentemente reside na presença da dupla ligação em *, que permite a formação do epóxido.

É interessante que pequenas diferenças na estrutura das aflatoxinas conduzem a importantes diferenças na sua toxicidade. As aflatoxinas B 1 e G1 (o B e o G surgem em virtudes destas moléculas apresentarem fluorescência azul e verde, respectivamente, sob radiação ultravioleta) são extremamente tóxicas, enquanto as B2 e G2 são menos tóxicas. As aflatoxinas M1 e M 2 resultam da hidroxilação de B1 e B2 e são encontradas no leite de vacas alimentadas com produtos contaminados com aflatoxinas B1 e B2, sendo similares a estas no que respeita à toxicidade. O simples tratamento com ácidos da aflatoxina B 1 origina a aflatoxina B2a, que não é tóxica. É de salientar que nenhuma destas moléculas parece ser tóxica no seu estado inactivo, podendo ser injectadas na corrente sanguínea sem que causem danos

significativos.

Normalmente,

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estas

substâncias

são

ingeridas 125

e

Biologia dos Fungos – Metabolismo transportadas até o fígado, aonde são convertidas em moléculas tóxicas e altamente instáveis. Um dos passos deste processo parece envolver a formação de um epóxido, no último anel do furano, e isto é possível se existir aí uma dupla ligação – daí a grande toxicidade de B1, G1 e M1. Alguns

produtos

alimentares

são

particularmente

propensos

à

contaminação com aflatoxinas; por exemplo, o amendoim, a semente de algodão, o milho e o arroz. Não que eles sejam melhor substrato para o crescimento dos fungos produtores de aflatoxinas, mas sim porque os métodos de colheita e armazenamento destes produtos são, normalmente, primitivos e inadequados. 9.4.2 Possíveis Funções dos Metabólitos Secundários Os metabólitos secundários constituem um problema intrigante para os fisiologistas: que possíveis funções eles desempenharão, se são produzidos apenas quando o crescimento normal é restringido? Normalmente que os antibióticos possuem uma função óbvia, mas a maioria dos metabólitos secundários, incluindo as micotoxinas, não a possuem. Foram propostas três hipóteses para explicar a produção de metabólitos secundários. A primeira argumenta que, durante o crescimento normal estes metabólitos produzidos em baixas concentrações e que a sua síntese é desreprimida quando a célula envelhece, em consequência da “deterioração dos mecanismos regulatórios normais”. De acordo com a segunda hipótese, os produtos secundários seriam compostos e reserva, no entanto, isto é pouco provável, uma vez que são libertados da célula rapidamente. A terceira hipótese defende que os metabólitos secundários per si não são importantes, os processos que os originam é que são. Segundo esta hipótese, o metabolismo secundário é equivalente a uma “válvula de escape”, que remove os intermediários das vias metabólicas básicas quando o crescimento é restringido, e que os converte em compostos com pouca ou nenhuma actividade fisiológica. Os autores desta hipótese sugerem que alguns organismos deram a estes compostos um fim prático: os antibióticos podem conferir ao organismo uma vantagem competitiva em determinados habitats, e algumas melaninas, e compostos similares, podem proteger as células. Actualmente, a terceira hipótese é a mais aceite. Mas, seja qual for a hipótese correcta, o metabolismo secundário

126

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Biologia dos Fungos – Metabolismo é um conjunto de processos que desperdiçam muita energia, em termos da quantidade de nutrientes que utiliza, das enzimas que são produzidas e da enorme quantidade de produtos que se formam. Em relação a este último ponto, é possível que as grandes quantidades de produtos secundários obtidas em laboratório e em processos industriais sejam um artefacto, que resulta das condições artificiais em que o organismo está a crescer.

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Biologia dos Fungos – Sucessão de Fungos na Matéria Morta Capítulo 10 Sucessão de Fungos na Matéria Morta Durante o decorrer da decomposição de um material heterogéneo, quer seja uma folha, cabelo humano ou esterco de um animal, é possível distinguir uma sucessão característica de populações fúngicas. As espécies podem diferir em cada caso, mas normalmente ocorrem na seguinte ordem:

Zygomycota

Ascomycota e Deuteromycota

Basidiomycota

Entretanto, existe um uso progressivo dos nutrientes presentes no substrato. Os monómeros simples como açúcares e aminoácidos são utilizados primeiro, seguindo-se de polímeros relativamente simples como a celulose e hemiceluloses, até só restarem os polímeros mais complexos como a queratina e lenhina. Esta imagem é extremamente simplista, sendo necessário acrescentar alguns pontos. Primeiro, os substratos originais não são completamente exaustos em sequência. Algumas das moléculas mais simples podem não estar disponíveis nas primeiras fases da decomposição, por exemplo, se estiverem quimicamente complexadas com moléculas mais resistentes (ligninocelulose). Segundo, pequenos animais podem ingerir parte do substrato original, particularmente se este está enriquecido com hifas, depositando-o nas suas fezes. Se isto acontece, os animais trituram o material tornando-o mais acessível a agentes de decomposição. As fezes são colonizadas por um novo conjunto de organismos e deste modo podem-se verificar sucessões secundárias dentro da primeira sucessão. Terceiro, à medida que cada fungo esgota o substrato disponível para si, as suas células morrem constituindo suporte para o crescimento de colonizadores secundários. Por estas e outras razões, o estudo da sucessão de populações fúngicas é extremamente difícil. De qualquer forma, pode-se generalizar que a sucessão de populações está frequentemente associada a mudanças na composição do substrato ou as alterações progressivas das condições ambientais. Consideremse estes dois casos separadamente.

128

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Biologia dos Fungos – Sucessão de Fungos na Matéria Morta 10.1 Sucessões Determinadas por Factores Nutricionais. Os diferentes grupos abaixo definidos referem-se ao processo de decomposição de folhas e caules de plantas herbáceas e foram baseados num esquema proposto por Garrett e revisto por Hudson (1980): 1. Os primeiros colonizadores são os parasitas “fracos” ou sapróbios que crescem na superfície das folhas vivas. Neste grupo estão incluídos Cladosporium herbarum, Alternaria tenuis, Aureobasidium pullulans, Epucoccum purpurascens. Estes fungos utilizam os nutrientes simples que exsudam das folhas, tendo dificuldades em degradar polímeros estruturais como a celulose. Apesar de bem adaptados à vida na superfície das folhas vivas, estes fungos não conseguem competir com outros quando as folhas morrem e são incorporadas na camada de vegetação à superfície do solo. Assim, depois da morte da folha, as actividades destes fungos é muito limitada; 2. Os sapróbios primários para os açúcares ocorrem comummente na ausência do primeiro grupo, ou como colonizadores primários numa sucessão secundária. Estes fungos utilizam prontamente materiais orgânicos simples, tendo dificuldade e utilizar polímeros estruturais como a celulose. Neste grupo encontramos vários membros da divisão Zygomycota como, por exemplo, espécies dos géneros Mucor e Rhizopus. Os fungos deste grupo ocorrem em qualquer material no qual a sucessão normal tenha sido interrompida (por exemplo, por acção do calor), e em que haja disponibilidade de nutrientes simples solúveis. São caracterizados por altas taxas de crescimento e ciclos de vida curtos, sendo muitos destes capazes de produzir esporos sexuais e assexuais poucos dias depois de ter iniciado o crescimento; 3. Os colonizadores que se seguem são os fungos celulolíticos. Estes degradam as celuloses e hemiceluloses, sendo responsáveis pela maior parte do processo de decomposição. Este grupo deve ser considerado como tal no senso lato, já que as espécies que o compõem difere grandemente no tipo de habitats que colonizam. Por exemplo, espécies de

Chaetomium,

Fusarium,

Stachybotrys

e

Trichoderma

são

encontradas comummente em materiais celulósicos como palha de cereais e sobre o solo. Lulworthia sp., Halosphaeria hamata e Zalerion Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

129

Biologia dos Fungos – Sucessão de Fungos na Matéria Morta varium ocorrem em habitats estuarinos nas folhas e nos caules mortos. Tetracladium sp., Lemonniera sp. e Alatospora sp. degradam folhas submersas em riachos, etc.; 4. Os fungos que degradam a lenhina surgem frequentemente depois de todos os outros. Normalmente, são membros da divisão Basidiomycota e apresentam taxas de crescimento muito baixas (por exemplo, Agaricus campestres e Marasmius oréades, também conhecidos como anéis-de-fadas). A lenhina é uma molécula extremamente complexa, sendo necessárias várias enzimas para a sua total degradação. Por isso, relativamente poucos fungos a podem utilizar. Mesmo nestes casos, é questionável se os fungos conseguem obter energia suficiente a partir da degradação da lenhina. Pensa-se que a capacidade destes fungos reside no facto destes serem capazes de utilizar a celulose que está quimicamente complexada com a lenhina, coisa que outros fungos não são capazes de fazer; 5. Juntamente com os membros do terceiro e quarto grupos ocorrem os fungos ditos associados. Geralmente, estes fungos são Oomycota ou Zygomycota,

mas

também

podem

ser

membros

da

divisão

Deuteromycota. Alguns podem parasitar as hifas de outros fungos (Pythium oligandrum, Trichoderma viride). Outros crescem em íntima associação com fungos capazes de degradar a celulose ou lenhina, partilhando uma porção dos produtos de hidrólise (saprobiose secundária para os açúcares). Outros ainda podem crescer às custas dos produtos da autólise de hifas envelhecidas ou crescer nas fezes ou em cadáveres de pequenos animais. O esquema acima é baseado parcialmente em observações de sucessões, parcialmente nos conhecimentos gerais sobre a capacidade dos diferentes grupos de utilizar determinados substratos e parcialmente no facto de muitos Oomycota e membros de Zygomycota terem taxas de crescimento elevadas e ciclos de vida curtos, o que os torna ideais como oportunistas, ao passo que os fungos superiores, especialmente Basidiomycota, possuem crescimento lento e estão claramente pouco adaptados a uma colonização rápida de um substrato. No entanto, convém salientar que este esquema é baseado grandemente numa suposta colonização sequencial do substrato. 130

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Biologia dos Fungos – Sucessão de Fungos na Matéria Morta 10.2 Sucessões determinadas por factores ambientais Este tipo de sucessão é encontrado nos estrumes (adubos orgânicos), que têm recebido muita atenção devido à sua importância nas indústrias de cogumelos e no processamento de desperdícios urbanos. Apesar da acentuada diferença de composição destes estrumes, todos suportam essencialmente as mesmas sucessões fúngicas, o que sugere que os factores ambientais se sobrepõem aos nutricionais, nestes casos. Ao se suplementar palha humedecida com nutrientes azotados e empilhála, a temperatura no interior da meda aumenta rapidamente e atinge 70 oC ou mais, em quatro a seis dias (Figura 10.1).

Figura 10.1 Variação da temperatura do substrato durante a compostagem da palha utilizando-se fungos. Baseado no trabalho de Hudson (1968).

A temperatura desce gradualmente nos vinte a trinta dias seguintes podendo, no entanto, apresentar alguns picos durante este período. Na prática, estes picos podem ser induzidos se a palha for remexida, assegurando-se uma constante aeração da massa fermentativa, ao mesmo tempo que o material no exterior da pilha é colocado no seu interior. Os estudos realizados indicam que este aumento acentuado da temperatura deve-se à actividade microbiana no interior da pilha de feno, apesar das reacções químicas exotérmicas poderem, também, contribuir ligeiramente para o aumento da temperatura. De acordo com o trabalho de Hudson (1968), existem três fases principais de actividade fúngica, durante o processamento do adubo. Estas fases são apresentadas de uma forma simplificada para melhor compreensão:

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131

Biologia dos Fungos – Sucessão de Fungos na Matéria Morta 1. Durante os primeiros dias ocorrem fungos predominantemente mesófilos, que são mortos pelo aumento da temperatura, não tornado a surgir. Neste tipo de fungos estão inclusos os típicos da superfície foliar como Cladosporium, Alternaria e Aureobasidium, fungos de produtos armazenados como muitas espécies de Aspergillus, e alguns fungos termofílicos sapróbios primários para os açúcares como Mucor pusillus (Zygomycota); 2. No pico máximo de temperatura (60 – 80 oC) começam a surgir fungos termofílicos e termotolerantes, os quais persistem durante um período de tempo considerável. Nestes grupos estão incluídos Chaetomium thermophile, Humicola insolens, H. lanuginose

e

Aspergillus fumigatus – todos membros das divisões Ascomycota ou Deuteromycota; 3. À medida que a massa de estrume arrefece à temperatura ambiente, inicia-se a sua colonização por fungos mesófilos, ao mesmo tempo que continuam activos os fungos termotolerantes. Neste grupo estão incluídos Fusarium sp. e Doratomyces sp. (Deuteromycota) e Coprinus sp. (Basidiomycota). O cogumelo Agaricus bisporus deve ser introduzido antes do Coprinus estar inteiramente estabelecido, já que o crescimento de Agaricus pode ser suprimido pela presença do outro (Capítulo 11). Na prática, o estrume é pasteurizado depois de ter atingido o pico máximo da temperatura e antes de ser inoculado com Agaricus e assim evita-se o problema de antagonismo pelo Coprinus. É

necessário

frisar

que

as

bactérias

termofílicas,

incluindo

as

Actinomycetes, são também importantes no processamento de estrumes. Estas parecem permanecer activas durante o pico máximo da temperatura. Ao contrário dos fungos, que possuem um máximo de temperatura próximo de 60 oC para o crescimento vegetativo. De qualquer forma, a taxa máxima de decomposição não ocorre durante o pico máximo de temperatura, mas sim durante o período em que a temperatura oscila entre 50 oC e 40 oC. Deste modo, pode-se pensar nos fungos como os principais agentes da decomposição. Além disso, apesar da sucessão geral das populações fúngicas reflectirem diferentes capacidades de tolerância à temperatura nestes materiais, existe uma tendência adicional para a sucessão: sapróbios primários para os açúcares (Cladosporium, Mucor, Aspergillus), 132

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Biologia dos Fungos – Sucessão de Fungos na Matéria Morta membros celulolíticos da divisão Ascomycota e Deuteromycota (Chaetomium, Humicola, Aspergillus fumigatus), membros da divisão Basidiomycota (Coprinius, Agaricus).

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Biologia dos Fungos – Interações Biológicas Capítulo 11 Interações Biológicas Quase todos os organismos são afectados pela actividade de outros, pelo menos durante uma fase das suas vidas. Logo, pode-se esperar encontrar uma variedade infinita de interações entre diferentes espécies de fungos e entre fungos e outros seres vivos. 11.1 Antagonismo versus Competição Em termos gerais, um antibiótico pode ser definido como produto de um (micro)organismo que inibe o crescimento de outro (micro)organismo a uma concentração de 100 g/ml (100 partes por milhão) ou menos. A Tabela 11.1 mostra que muitos fungos produzem antibióticos, apesar das espécies de Aspergillus, Penicillium e outras pertencentes aos grupos Deuteromycota e Basidiomycota serem as mais importantes em termos do número de antibióticos produzidos. Tabela 11.1 Distribuição taxonómica de fungos produtores de antibióticos.

Fungo

Número

de

antibióticos

descritos Chytridiomycota,

Oomycota,

14

Zygomycota Ascomycota

61

Basidiomycota

140

Deuteromycota

553

Penicillium

123

Aspergillus

115

Fusarium

46

Trichoderma

13

Baseado em Béahdy (1974).

Existe, também, uma lista de antibióticos que afectam os fungos. A Tabela 11.2 mostra alguns dos que têm sido utilizados comercialmente. Apesar das potencialidades óbvias dos antibióticos, existem relativamente poucas evidências de que eles favoreçam, na natureza, o crescimento do organismo produtor. Em parte, isto reflecte uma dificuldade técnica, já que os antibióticos não são

134

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Biologia dos Fungos – Interações Biológicas facilmente detectados nos habitats naturais. Por outro lado, um organismo só começa a produzir antibióticos depois de um período de crescimento vegetativo. Assim, a produção de antibióticos per si não pode explicar o sucesso inicial de um organismo na colonização de um substrato. Pensa-se que o papel dos antibióticos é prevenir a invasão por possíveis competidores, de um habitat já colonizado. Tabela 11.2 Antibióticos utilizados comercialmente contra fungos.

Antibiótico

Ciclohexamida

Organismo

Fungo

Local/modo

produtor

afectado

acção

Streptomyces

Todos

Síntese

griseus Nistatina,

filipina, Streptomyces

anfotericina

spp.

(polienos) Griseofulvina

de

proteica

(ribossomas) A

maioria, Membrana celular

menos Oomycota

Penicillium

Muitos

Fuso mitótico

Muitos

Respiração

grisoflavum Antimicina

Streptomyces spp.

Palioxinas

Streptomyces

A

spp.

menos

maioria, Síntese da parede

Oomycota Patulina

Penicillium

Muitos

Respiração

Muitos

Síntese de ATP

Oomycota

Bloqueamento da

patulum Oligomicina

Streptomyces spp.

Estreptomicina

Streptomyces spp.

Ascoquitina

Ascochyta

tomada de catiões Muitos

Membrana celular

fahar

Bruehl, Cunfer, and Toiviainen (1972) demonstraram de forma convincente o papel dos antibióticos nos habitats naturais, enquanto estudava o fungo Cephalosporium gramineum (agente patogénico em cereais). Este fungo coloniza

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135

Biologia dos Fungos – Interações Biológicas os vasos xilémicos das plantas vivas, expandindo-se para os tecidos das plantas vivas, expandindo-se aos tecidos parenquimáticos, à medida que o hospedeiro morre. O fungo C. gramineum não produz estruturas de sobrevivência. Em vez disso, permanece como sapróbio na matéria vegetal morta que constituía o hospedeiro. Este fungo produz uma vasta gama de antibióticos (principalmente antifúngicos) que se pensa impedirem o crescimento de potenciais competidores. A produção de antibióticos é uma forma de antagonismo, termo que também cobre aspectos relacionados com o parasitismo e a predação. Entendese por antagonismo o efeito prejudicial directo (por exemplo, a produção de metabólitos tóxicos) de um organismo sobre outro. Em contraste, o termo competição é utilizado em casos em que os dois organismos se rivaliza para uma determinada coisa (nutrientes, oxigénio, habitat, etc.), acabando um por prevalecer em detrimento do ouro. Neste caso, o efeito prejudicial de um organismo sobre o outro é indirecto, sendo esta forma de interacção uma das mais importantes da natureza. Infelizmente, a distinção entre o antagonismo e a competição é frequentemente difícil de se estabelecer na natureza, pelo que Garrett (1956) introduziu o termo capacidade saprofítica competitiva (CSA), que abrange tanto o sucesso de sapróbios pelo antagonismo como pela competição. Garret define-o como “somatório das características fisiológicas que contribuem para o sucesso de um organismo na colonização competitiva de um substrato”. Segue-se uma série de características que podem contribuir para uma CSA elevada, embora a lista não esteja completa, de modo algum: 

Germinação rápida dos esporos em resposta à presença de nutrientes;



Crescimento vegetativo rápido;



Produção

eficiente

de

depolimerases ou

então

produção

de

depolimerases que não são sintetizadas por outros organismos; 

Tolerância a condições ambientais extremas, incluindo concentrações mínimas de nutrientes;



Capacidade de parasitar ou exercer outras formas de antagonismo;



Tolerância a antibióticos ou outras formas de antagonismo.

De uma forma cautelosa, pode-se retirar uma conclusão desta lista: a maioria

das

pessoas

fica

impressionada

com

a

capacidade

que

os

microrganismos têm de produzir antibióticos, mas convém salientar-se que

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Biologia dos Fungos – Interações Biológicas eventos muito menos espectaculares relacionados com a competição podem ser igualmente, ou mais, importantes na natureza. 11.2 Interferência Hífica Muitos membros de Basidiomycota antagonizam outros fungos e, entre eles, nas zonas em que as suas hifas entram em contacto. Este fenómeno é denominado interferência hífica e oferece uma possível explicação para o comportamento destes fungos na natureza, incluindo a sua aptidão para colonizar substratos relativamente tarde no decorrer de uma sucessão fúngica. A interferência hífica resulta numa série de alterações características no fungo susceptível. Quando as hifas se contactam ou se encontram muito próximas (menos de 50 m), os compartimentos afectados do fungo susceptível interrompem o seu crescimento e o seu citoplasma torna-se opaco. Os compartimentos perdem turgidez, tornam-se grandemente vacuolarizados e absorvem corantes que anteriormente não entrariam nos mesmos, sugerindo uma alteração da permeabilidade da membrana. Quando observado ao microscópio electrónico, o hialoplasma apresenta sinais de degeneração, as mitocôndrias encontram-se “inchadas” e desenvolve-se uma extensa lacuna entre a parede celular e o hialoplasma. Talvez a característica mais espectacular deste processo seja a sua localização extremamente precisa. Apenas os compartimentos que entram em contacto, ou os adjacentes ao ponto de contacto, mostram reacção. Mesmo no interior destes compartimentos podem existir zonas de citoplasma normal e zonas afectadas. Esta localização extrema e o fracasso em isolar possíveis factores de interferência, contribuem para a inexistência de um mecanismo que permita explicar o fenómeno de interferência. Existem muitas evidências de que este fenómeno desempenha um papel importante na ecologia dos organismos antagonistas: quando os membros e Basidiomycota se encontram completamente estabelecidos numa sucessão, muitos dos outros fungos presentes acabam por morrer e os poucos que sobrevivem são resistentes à interferência ou então antagonizam os primeiros. Os membros dos Basidiomycota também tendem a ser mutuamente exclusivos e, até certo ponto, podem ser agrupados em conformidade com o grau de interferência exercida.

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Biologia dos Fungos – Interações Biológicas A interferência hífica pode explicar porque é tão importante a cronometragem quando se introduz no substrato um cogumelo a ser cultivado. Também tem sido utilizada para explicar uma das mais bem-sucedidas aplicações do controlo biológico, nomeadamente o uso de Phlebiopsis gigantea no controlo do fungo fitpatogénico Heterobasidion annosum (Figura 11.1).

Figura 11.1 Interferência hífica por basidiomycota. Hifas de Heterobasidion annosum tomaram o corante neutro vermelho graças a danos membranares em regiões onde se cruzaram com hifas de Phlebiopsis gigantea. Note-se a localização do dano nos compartimentos híficos contactados do Heterobasidion. Fonte: Deacon (2006).

11.3 Micoparasitismo Os fungos que parasitam outros fungos são denominados micoparasitas. Estes fungos são comuns em muitos habitats naturais e, provavelmente, desempenham um papel significativo como reguladores naturais das populações dos seus hospedeiros. Recentemente, tem-lhes sido dedicada muita atenção em virtude das potencialidades como

controladores biológicos de agentes

fitopatogénicos. Em relação a este assunto, existem evidências substanciais de que alguns micoparasitas, nomeadamente Trichoderma viride (Figura 11.2), T. virens e espécies intimamente relacionadas, podem antagonizar fungos fitopatogénicos.

138

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Biologia dos Fungos – Interações Biológicas

Figura 11.2 Hifas de Trichoderma viride envolvendo o fitopatógeno Rhizoctonia solani. Fonte: Chet, Viterbo, and Brotman (2006).

Tal como no caso dos fungos que parasitam as plantas, os micoparasitas são classificados como biotróficos e necrotróficos. Os parasitas biotróficos normalmente têm uma gama restrita de hospedeiros e causam poucos danos aos mesmos. Na verdade, eles dependem do funcionamento contínuo das células hospedeiras, sendo improvável a sua existência como sapróbios de vida livre. Os micoparasitas necrotróficos, por outro lado, têm uma ampla gama de hospedeiros e causam danos graves aos mesmos. Estes fungos enrolam-se com frequência em torno das hifas dos hospedeiros e, por vezes, penetram-nas ou produzem antibióticos ou enzimas líticas que destroem as células do hospedeiro. Todos os micoparasitas necreotróficos são facilmente cultivados em meios de cultura normal e, provavelmente, muitos eles são capazes de existir, na natureza, como sapróbios de vida livre. Sendo assim, nestes casos é difícil de entender o significado do micoparasitismo como tal. Um dos grupos mais comuns de micoparasitas biotróficos é o dos fungos que formam haustórios. Este grupo é constituído por membros de Zygomycota (por exemplo, Piptocephais sp., Dispira sp., Dimargaris sp.) que tipicamente parasitam outros membros do mesmo grupo, quer no solo quer no esterco dos animais. Este tipo de micoparasitas penetra a hifa do hospedeiro e forma haustórios. Em resposta, o hialoplasma do hospedeiro invagina para acomodar a estrutura e, deste modo, a hifa parasitada sofre uma lesão mínima. Os micoparasitas biotróficos de contacto apresentam um comportamento diferente – são membros de Deuteromycota (por exemplo, Gomatobotrys simplex e G. fuscum) que parasitam outros membros do mesmo grupo. Estes parasitas

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139

Biologia dos Fungos – Interações Biológicas formam pequenas ramificações em forma de gancho, que permitem uma maior adesão e um maior contacto entre o parasita e o hospedeiro, mas não o penetram. Pensa-se que a troca dos nutrientes se faça através dessas ramificações. Os

micoparasitas

necrotróficos

incluem

os

fungos

que

habitam

comummente o solo como, por exemplo, Pythium oligandrum (Oomycota), Gliocladium roseum, Trichoderma viride, T. virens e Penicillium vermiculatum. O mecanismo envolvido neste tipo de parasitismo é difícil de determinar devido principalmente à natureza extremamente agressiva destes micoparasitas. Em condições laboratoriais, alguns dos fungos hospedeiros sofrem lise rapidamente na presença do parasita sem, no entanto, existirem quaisquer sinais óbvios de ataque por parte do mesmo. Esta lise pode resultar da libertação de enzimas autolíticas em resposta a um stress em nutrientes ou em resposta à presença de antibióticos ou toxinas produzidas pelo micoparasita. Alternativamente, a mesma pode consistir num processo heterolítico resultante da actividade enzimática do parasita. Noutros casos, o hospedeiro não sucumbe tão rapidamente e, então, o parasita enrola-se em torno das hifas, podendo penetrá-las. Como já foi referido, é difícil de se entender o significado deste tipo de micoparasitismo na natureza, já que muitos dos micparasitas necrotróficos possuem uma série de características que lhes podem conferir uma elevada capacidade saprofítica competitiva (CSA). Sendo assim, eles poderão ser mais bem-sucedidos como sapróbios do que como micoparasitas. Talvez a resposta seja que o micoparasitismo necrotrófico não é mais do que uma forma de eliminar possíveis competidores para um mesmo substrato, como no caso da interferência hífica em Basidiomycota. 11.4 Vírus fúngicos Tem-se vindo a descobrir que muitos fungos contêm partículas virais (micovírus) o invasores semelhantes. Em muitos casos, estas partículas apresentam-se com forma isodiamétrica, acumulados no interior de vacúolos ou vesículas nas zonas velhas da colónia. A maioria destas partículas contém ARNds (ARN de dupla hélice) e parece apresentar um genoma dividido, ou seja, com material genético distribuído por várias partículas de modo que nenhuma possua o genoma completo. O termo “multicomponent vírus” tem sido utilizado para descrever este fenómeno em fitopatologia. Tal fenómeno é aparentemente

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Biologia dos Fungos – Interações Biológicas partículas virais que atacam plantas e fungos e pensa-se que actue limitando as oportunidade de recombinação genética não sendo, no entanto, desvantajoso se o vírus for transmitido em massa. As partículas micovirais raramente causam a lise do seu hospedeiro e provocam poucos ou nenhum sintoma havendo, no entanto, algumas excepções notáveis. Não são autoinjectáveis e não existem evidências de que possam ser transmitidos por vectores. A principal forma de transferência parece ser a anastemose de hifas, sendo as partículas transmitidas juntamente com outros componentes do hialoplasma. As partículas microvirais também são transmitidas nos esporos, o que permite a sua dispersão para novos habitats. Só algumas partículas micovirais causam danos significativos no seu hospedeiro. Tal é bem ilustrado por uma doença viral que ataca o cogumelo Agaricus bisporus. A taxa de crescimento vegetativo diminui, os basidiocarpos sofrem deformação e a sua colheita cessa prematuramente. De maior importância prática é o aumento considerável do número de relatos sobre a associação entre as partículas micovirais e a perda de virulência pelos fungos fitopatogénicos. Deste modo, as partículas micovirais ou o seu material genético podem oferecer boas perspectivas para o controlo biológico de várias doenças causadas por fungos fitopatogénicos. 11.5 Introdução às Associações Biológicas O termo simbiose é comummente utilizado para descrever casos nos quais dois organismos vivem em associação íntima e equilibrada. No entanto, cada vez mais este termo é aplicado, de forma mais generalizada, para descrever qualquer tipo de associação íntima entre dois ou mais organismos, incluindo o parasitismo. O termo mutualismo tem sido utilizado para descrever interacções nas quais ambos parceiros beneficiam desta associação. Quando um parceiro beneficia da associação e o outro não é afectado, trata-se de comensalismo. Estes e outros termos representam uma tentativa de ordenar ou caracterizar diferentes tipos de comportamento. No entanto, um dos problemas levantados pelo seu uso é que eles determinam um certo grau de rigidez que nalguns casos pode não existir. Os fungos estabelecem um grande número de associações simbióticas de natureza e complexidade variáveis, com uma grande diversidade de organismos: plantas, algas, insectos, um grande número de vertebrados (incluindo o Homem),

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Biologia dos Fungos – Interações Biológicas etc. Os fungos podem estabelecer com um mesmo grupo de organismos relações simbióticas completamente diferente. Os fungos parasitam um grande número de plantas mas podem, também, estabelecer com elas relações simbióticas mutualísticas (por exemplo, algumas micorrizas). Devido à sua complexidade, algumas destas associações serão abordadas nos capítulos seguintes.

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Biologia dos Fungos – Fungos como Parasitas de Plantas Capítulo 12 Fungos como Parasitas de Plantas Os fungos que estabelecem este tipo de associação apresentam um grau muito variável de dependência da mesma. Em alguns casos, a associação é absolutamente necessária. Em condições naturais, estes fungos só conseguem crescer e reproduzir-se em íntima associação comas células vivas do hospedeiro. São os chamados parasitas obrigatórios. Estes fungos são, normalmente, incapazes de viver como sapróbios em habitats naturais, já que não conseguem competir com sucesso em populações sapróbias mistas. Noutros casos, a associação não é, de modo algum, necessária e os fungos envolvidos são capazes de viver saprobiamente. São os chamados parasitas facultativos. Os fungos que parasitam as plantas também podem ser classificados de acordo com a forma como obtêm os seus nutrientes. Tal como no caso dos micoparasitas, pode-se distinguir parasitas biotróficos, que obtêm os seus nutrientes a partir de células mortas do hospedeiro, e parasitas necrotróficos, que obtêm os nutrientes a partir das células mortas do hospedeiro. Os parasitas biotróficos necessitam de um hospedeiro vivo de modo a sobreviverem, se as células ocupadas pelos fungos morrerem. O fungo também morre. Longe dos seus hospedeiros, os parasitas biotróficos só são encontrados na forma de esporos de dormência ou dispersão. Os parasitas necrotróficos matam as células das quais se cimentam, criando continuamente um substrato adequado à sua sobrevivência, à medida que penetram e destroem as células do seu hospedeiro. Estes parasitas diferem dos fungos sapróbios, apenas na medida em que matam as células dos hospedeiros. Esta ténue diferença reflecte-se também no facto de a maioria dos necrotróficos serem parasitas facultativos, capazes de viver como sapróbios em diversos habitats. De certa forma, o modo de nutrição que um fungo apresenta depende grandemente das condições que o rodeiam. Um único fungo, sob condições de vida diferentes e separadas no tempo, pode apresentar os três modos de vida. 12.1 Parasitas Biotróficos Obrigatórios A maioria dos parasitas biotróficos obrigatórios pertencem a três ordens de três divisões diferentes: os Perenosporales, ou míldios brandos, da divisão Oomycota, Erysiphales, ou míldios pulverulentos da divisão Ascomycota, os

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Biologia dos Fungos – Fungos como Parasitas de Plantas uredinales ou ferrugens da divisão Basidiomycota. Destas três ordens, apenas algumas ferrugens foram até hoje artificialmente cultivadas na ausência dos seus hospedeiros. 12.1.1 Infecção A maioria destes fungos atinge a superfície dos seus hospedeiros sob a forma de esporos que são dispersos pelo vento. Se os esporos entram em contacto com um hospedeiro susceptível, germinam e penetram os tecidos vivos, quer através de aberturas naturais, como estromas, quer directamente, através da cutícula e parede celular. Os tubos de germinação dos uredósporos de muitas ferrugens crescem até atingirem um estoma, formam um apressório e penetram através do poro. De igual modo, os tubos de germinação dos conídios de Erysiphe produzem apressórios, antes de iniciar a infecção propriamente dita (Capítulo 6, página 86, Figura 6.10). Estas estruturas aumentam grandemente a área de contacto com o hospedeiro, funcionando como estruturas de adesão à superfície do mesmo. Por debaixo do apressório, forma-se uma pequena hifa de infecção que penetra a cutícula e a parede celular (Figura 12.1).

Figura 12.1 Diagrama do míldeo pulverulento Erysiphe graminis. O fungo encontra-se na superfície de uma folha, excepto as suas estruturas de alimentação (haustórios), que invadem as células epidérmicas. Fonte: Gray (2002).

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Biologia dos Fungos – Fungos como Parasitas de Plantas

Neste caso, a penetração é parcialmente enzimática, possivelmente pela acção de enzimas hidrolíticas e parcialmente mecânica. Noutros casos, especialmente respeitante a vários necrotróficos facultativos, tais como as espécies de Botrytis, a penetração pode ser puramente mecânica. As hifas de penetração destes fungos podem perfurar filmes metálicos aderentes à superfície foliar. A formação de apressórios ilustra a versatilidade das hifas no que respeita à penetração e permeabilização dos tecidos. O apressório, firmemente aderente ao hospedeiro, impede que o fungo se desprenda da superfície do mesmo, ao mesmo tempo que permite que a hifa de penetração exerça uma pressão mecânica considerável à medida que perfura a cutícula e a parede. 12.1.2 Haustórios Normalmente, depois da entrada do fungo no seu hospedeiro forma-se, a partir do ápice da hifa de penetração, uma estrutura globosa ou vesicular. Na maioria dos biotrofos, esta estrutura origina ramos hifais que crescem entre as células do hospedeiro. Estes ramos são intracelulares e não penetram as células. Estas são penetradas por hifas especializadas com crescimento determinado, denominadas haustórios. As paredes das células são penetrados por hifas extremamente delgadas, que aumentam grandemente as suas dimensões de forma a originarem haustórios de morfologia variável (Capítulo 4, página 34, Figura 4.2 e Figura 4.3). Os haustórios não chegam a penetrar o citoplasma da célula hospedeira. Eles provocam a invaginação do hialoplasma e ocupam o espaço delimitado por este e a parede célula da célula infectada. Muitas vezes, pode existir uma camada de material amorfo, que constitui uma matriz extrahaustorial entre a parede do fungo e o hialoplasma da célula hospedeira (Capítulo 4, página 34, Figura 4.4). A constrição no topo do haustório pode também se encontrar rodeada por uma bainha de calose, derivada do hospedeiro, em forma de colar. Os haustórios são nucleados e ricos em organitos tais como mitocôndrias, ribossomas e vesículas, indicando a existência de locais de grande actividade metabólica. Pensa-se que estas estruturas sejam responsáveis pela absorção de nutrientes a partir das células infectadas. Com toda a certeza, os haustórios

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Biologia dos Fungos – Fungos como Parasitas de Plantas fornecem uma superfície de estreito contacto entre o fungo e o hospedeiro, aumentando consideravelmente a área superficial disponível para o fenómeno da absorção. No entanto, a obtenção de dados que demonstrem esta teoria tem sido difícil. Alguns dados sobre as funções nutricionais dos haustórios foram obtidos a partir do estudo de folhas de trigo infectadas com Erysiphe graminis. Na ordem Erysiphales, ao contrário das duas outras ordens de biotróficos obrigatórios, todo o sistema de hifas se encontra no seu exterior, sobre a superfície do hospedeiro. Apenas os haustórios penetram as células e somente as epidérmicas. Nas folhas de trigo infectadas, as hifas da superfície externa só começam a crescer depois de o primeiro haustório surgido a partir da germinação de um conídio, ter atingido um determinado estado de desenvolvimento. Experiências, que envolveram o fornecimento de compostos radioactivos ao hospedeiro, mostraram que estes compostos se moviam na direcção do fungo apenas quando o primeiro haustório completava o seu desenvolvimento. Nos biotróficos com hifas intracelulares, as hifas só por si fornecem uma extensa área superficial e grandes quantidades de nutrientes podem-se mover directamente par estas, através das paredes das células do hospedeiro. 12.1.3 Características do Biotrofismo Uma vez que os fungos biotróficos dependem de tecidos vivos do hospedeiro para completarem o seu desenvolvimento, eles causam danos mínimos nos tecidos, pelo menos inicialmente. A morte celular imediata causada por estes fungos é reduzida ou inexistente. A produção de enzimas líticas extracelulares e toxinas é diminuta e controlada. O sucesso destes fungos como parasitas depende grandemente da sua capacidade de extrair do hospedeiro nutrientes suficientes para o seu crescimento, antes de o mesmo se encontras de tal modo afectado que a síntese destes compostos fica comprometida. Talvez uma das características mais interessantes das plantas infectadas por fungos biotróficos obrigatórios seja aumento acentuado (duas a três vezes maior) da taxa respiratória. Este aumento da taxa respiratória reflecte a intensa estimulação do metabolismo do hospedeiro induzido pelo fungo. Nos tecidos vegetais infectados por ferrugens e míldios pulverulentos, não existe apenas um aumento da taxa respiratória, também se verifica um desvio das principais vias

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Biologia dos Fungos – Fungos como Parasitas de Plantas produtoras de energia (glicólise e ciclo dos ácidos tricarboxílicos) para a via dos fosfato pentoses (HMP). Este desvio não só fornece mais pentoses para a síntese dos ácidos nucleicos, o que por sua vez afecta a síntese proteica, mas também mais NADPH+H+ que pode ser utilizado na síntese de compostos fundamentais para o metabolismo dos fungos invasores. Globalmente, existe uma tendência para um aumento generalizado de processos biossintéticos do hospedeiros, sendo estes direccionados à produção de compostos essenciais ao fungo. Um exemplo é o aumento da síntese do ARN. Foi sugerido que, após a germinação dos esporos das ferrugens, estes não são capazes de sintetizar mais proteínas. Como tal, para que a infecção seja bem-sucedida, o parasita tem de induzir o hospedeiro a produzir proteína que o parasita possa utilizar. Estudos com aminoácidos radioactivos mostraram que estes são incorporados cerca de três vezes mais rapidamente nos tecidos infectados do que nos sãos, sendo prontamente utilizados na síntese de proteínas fúngicas. Naturalmente, o estabelecimento e desenvolvimento bem-sucedido do parasita no interior do tecido hospedeiro revela que existe um fornecimento adequado de carbohidratos por parte deste último. A maioria dos parasitas biotróficos não só induz à mobilização dos produtos de fotossíntese para as zonas infectadas, como também rapidamente os converte em substâncias que o hospedeiro não consegue utilizar. Esta conversão não só assegura um gradiente de concentração, que promove um fornecimento de produtos da fotossíntese, como também assegura que os mesmos não são reutilizados pelo hospedeiro. Os produtos da fotossíntese, especialmente a sacarose, são rapidamente convertidos em trealose, glicogénio, arabitol e manitol (Capítulo 9). A mobilização e conversão dos nutrientes do hospedeiro por parte do fungo é a principal causa do crescimento e rendimento reduzido de cereais infectados por míldios pulverulentos e das ferrugens. À medida que a infecção progride, a taxa fotossintética nas folhas infectadas normalmente baixa, a declinação é normalmente acompanhada por uma diminuição no conteúdo em clorofila, embora este fenómeno possa ocorrer posteriormente ao declínio da fotossíntese. Os cloroplastos das folhas infectadas são também mais pequenos e muitas vezes apresentam sinais de degradação da membrana. A perda da clorofila resulta em clorose e senescência prematura. Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

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Biologia dos Fungos – Fungos como Parasitas de Plantas Outra característica das infecções biotróficas é o aumento significativo dos níveis hormonais, nomeadamente das hormonas de crescimento. Em muitos tecidos

infectados

por

ferrugens

podem

ser

encontradas

elevadas

concentrações de auxina (AIA). Em plantas de trigo infectadas por ferrugens é possível detectar, dez dias depois da infecção, 24 vezes mais AIA do que o normal. Não se sabe se é o fungo que produz a hormona ou se ele estimula a produção desta pelo hospedeiro. Outra hipótese é que o fungo interfere de alguma forma no processo envolvido na degradação da auxina pelo hospedeiro – por exemplo, pela diminuição da AIA oxidase. O papel preciso destas hormonas no que respeita a sua influência sobre o metabolismo do hospedeiro a favor do parasita,

não

é

claro.

No

entanto,

existem

consideráveis

evidências

circunstanciais que indicam que o papel das hormonas de crescimento é de todo importante, especialmente por intervirem no aumento da actividade metabólica e mobilização de nutrientes. A infecção pelos parasitas biotróficos, apesar de geralmente (mas não sempre) não provocar danos mínimos nos tecidos, conduz a alterações morfológicas no hospedeiros. Estas alterações variam desde entrenós uniformemente alongados a caules marcadamente encaracolados e deformados (ferrugem branca pustulenta das crucíferas – white blister rust), folhas retorcidas (peach leaf curl) raízes ligeiramente intumescidas ou grotescas e grosseiramente deformadas (club root), etc. Nas associações biotróficas obrigatórias estabelece-se, inicialmente, um vínculo relativamente equilibrado entre os dois parceiros, já que o fungo é fisiologicamente especializado na sua dependência dos tecidos vivos para complementar o seu desenvolvimento. Esta dependência fisiológica reflecte-se também no facto de estes parasitas terem um número limitado de hospedeiros. Por exemplo, a espécie morfológica Puccinia graminis (ferrugem negra dos caules dos cereais e outras gramíneas) pode ser dividida em seis entidades patogénicas – as formae speciales tritici, secalis, avenae, agrostidis, poae e phei-pratensis – de acordo com a sua adaptação patogénica a um género em particular, tal como triticum e secale. Estas entidades são denominadas de acordo com o hospedeiro predominantemente infectado e os cruzamentos entre as mesmas são geralmente inférteis. Nos casos em que o Homem desenvolveu variedades, ou cultivares geneticamente estáveis do hospedeiro (por exemplo, o trigo), é possível subdividir 148

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Biologia dos Fungos – Fungos como Parasitas de Plantas cada forma specialis. Por exemplo, nem todas as estirpes de P. graminis f. sp. tritici são capazes de infectar todas as cultivares de Triticum com a mesma virulência. Usando uma série de cultivares de trigos diferentes, com diferentes graus de resistência ao agente patogénico, as chamadas séries diferencias de hospedeiros, e quantificando o grau de infecção de determinada estirpe, é possível reconhecer as diferentes raças fisiológicas (por exemplo, P. graminis f. sp. tritici race 1). Convém salientar que estas entidades são artificiais, no sentido em que o seu reconhecimento é muito arbitrário, já que o número de raças fisiológicas detectadas depende do número de hospedeiros diferenciais utilizados e dos tipos de reacções patogénicas analisadas. 12.2 Parasitas Necrotróficos A maioria dos parasitas necrotróficos facultativos possui, além da vida parasítica, uma fase livre e pode ser facilmente cultivada, contrastando acentuadamente com os biotróficos. Muitos são parasitas pouco especializados que conseguem crescer no hospedeiro depois de o terem provocado a morte e saprobiamente com sucesso e indefinidamente noutros substratos mortos. Esta capacidade não é extensível a todos os necrotrofos. À medida que eles se especializam em direcção ao parasitismo, há uma tendência para a perda progressiva da capacidade competitiva como sapróbios. 12.2.1 Enzimas Extracelulares Normalmente, os parasitas necrotróficos matam rapidamente as células do hospedeiro através da secreção de enzimas extracelulares ou toxinas, ou ambas. Estas são as substâncias responsáveis pelos sintomas observados no hospedeiro. Os seus efeitos variam desde a necrose localizada à destruição e desintegração massiva dos tecidos. Muitos destes fungos causam doenças cujo principal sintoma é o alastramento rápido de uma podridão branda e húmida dos tecidos parenquimáticos (por exemplo, a podridão branda dos frutos tais como maçãs, causada pelo Penicillium expansum). Durante a infecção, as hifas penetram os tecidos, crescendo entre as células. Não são formados haustórios mas os ápices das hifas secretam quantidades copiosas de uma ampla variedade de enzimas pectolíticas que atacam as unidades do ácido anidrogalacturónico que constituem os polímeros de pectina. Este fenómeno conduz à maceração dos tecidos parenquimáticos à Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

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Biologia dos Fungos – Fungos como Parasitas de Plantas medida que as células se separam ao longo da lamela média, devida à degradação das substâncias pécticas que cimentam as células. As enzimas pectolíticas desempenham um papel primordial durante as fases iniciais e críticas da podridão branda. As enzimas líticas que actuam sobre outros componentes da parede celular, tais como a celulose e as hemiceluloses, não são produzidas nas fases iniciais da infecção. As enzimas pectolícticas possuem outro efeito importante na medida em que provocam um acentuado aumento da permeabilidade dos protoplastos. Devido a este aumento da permeabilidade, as células perdem a sua turgidez e morrem mesmo antes de sofrer desconexão. Uma vez que as enzimas são libertadas para o exterior a partir dos ápices das hifas invasoras, a morte celular verifica-se antes de a hifa contactar com as células afectadas. O fungo utiliza, para o seu crescimento, resíduos resultantes da hidrólise das substâncias pécticas, bem como os solutos que libertam as células afectadas. 12.2.2 Toxinas Noutras doenças causadas por este tipo de parasitas, as células são mortas mas os tecidos, embora descoloridos, permanecem secos e não existe desagregação celular. Além disso, a afecção progride lentamente e de forma discreta, contrariamente às podridões. Nestes casos, o fungo produz toxinas de baixo peso molecular capazes de matar as células, mesmo a concentrações extremamente baixas. Um exemplo destas toxinas é o do ácido alternárico, isolado a partir da Alternaria solani (Figura 12.2). Estas toxinas são activas a concentrações extremamente baixas e serem translocáveis no interior do hospedeiro. O ácido alternárico é uma toxina não-específica na medida em que pode afectar várias plantas que não são parasitadas pelo fungo que a produz.

Figura 12.2 Ácido alternárico.

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Biologia dos Fungos – Fungos como Parasitas de Plantas Noutros

casos,

como

o

Helminthosporium victoriae, não

da

toxina

“victorina”

produzida

só as toxinas apresentam

por

a mesma

especificidade de hospedeiro que o fungo produtor apresenta, como apenas as estirpes de fungos produtores de toxinas são capazes de provocar doenças. Há várias características importantes dos necrotrofos que devem ser retidas: 

A resistência a este tipo de parasitas normalmente baseia-se na insensibilidade do hospedeiro a uma toxina específica, ou na capacidade de o mesmo em a degradar assim que ela é produzida e libertada;



No caso dos necrotrofos produtores de toxinas, os tecidos do hospedeiro são também primeiramente mortos e posteriormente utilizados em benefício do fungo;



Sabe-se também que muitas toxinas afectam a permeabilidade das membranas, tal como as enzimas pectolíticas;



A morte rápida das células do hospedeiro causada pela produção de enzimas ou toxinas, ou ambas, é a principal característica dos parasitas necrotróficos.

Não há qualquer forma equilibrada de relação entre o hospedeiro e o parasita. Além disso, a maioria dos necrotrofos possui uma ampla gama de hospedeiros, ao contrário dos biotrofos. No entanto, em muitos casos não está claro até que ponto eles conseguem viver longe dos seus hospedeiros, como sapróbios. Alguns são claramente parasitas obrigatórios (por exemplo, Armillaria mellea e Botrytis fabae.

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Biologia dos Fungos – Micorrizas Capítulo 13 Micorrizas “Under agricultural field conditions, plants do not, strictly speaking, have roots. They have mycorrhyzas”.7 S. Wilhelm

O termo micorriza é utilizado para caracterizar o sistema simbiótico raiz + fungo associado. Este sistema é considerado como um órgão funcionalmente (e por vezes morfologicamente) distinto, envolvido na tomada de nutrientes minerais a partir do solo. É mais apropriado considerar este tipo de associação no contexto do fitoparasitismo, apesar de se tratar normalmente de uma relação mutualística, uma vez que o fungo envolvido na associação normalmente depende da planta para a obtenção de fontes de carbono. De facto, na maioria dos casos até pode ser questionado se a associação é necessariamente benéfica para a planta. Nalgumas circunstâncias, o fungo pode-se mostrar prejudicial, causando ligeiras alterações patogénicas. São reconhecidos diversos tipos de micorrizas, estando dois dos principais ilustrados na Figura 13.1.

Figura 13.1 Comparação entre as estruturas de endomicorrizas e micorrizas arbusculares. Adaptado de Reger (2012).

7

Estritamente falando, sob condições agrícolas de campo, as plantas não têm raízes. Elas têm micorrizas. 152

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Biologia dos Fungos – Micorrizas

13.1 Micorrizas Ectotróficas (“Sheating Mycorrhizas”) Este tipo de micorrizas é vulgar nas árvores das florestas de climas temperados (pinheiros, carvalhos, faias, etc.). As ectomicorrizas são formadas por alguns membros de Ascomycota e principalmente e principalmente de Basidiomycota (cogumelos e orelhas-de-pau). Os corpos de frutificação destes organismos são comummente observados no “chão” da floresta (por exemplo, Boletus sp., Deccinum sp., Amanita sp., Russula sp., etc.) (Figura 13.2).

Figura 13.2 Ectomicorriza formada por Boletus sp. e raízes do pinheiro. Fonte: Grupo Virtuous (2014).

O micélio forma uma bainha na superfície externa da raiz. Esta bainha pode ser esparsa e facilmente desagregável ou compacta e aderente, com várias camadas de células (parenquimatosas). Frequentemente, a partir da bainha irradiam hifas simples ou cordões micelianos para o solo circundante. Estas estruturas podem explorar outras fontes de nutrientes fora do alcance das raízes não afectadas e estabelecer ligações entre raízes de uma mesma árvore ou de árvores diferentes. Deste modo, muito nutrientes podem ser transportados de árvore para árvore através do fungo. Há evidências de que algumas árvores jovens que crescem nas proximidades da árvore mãe podem receber nutrientes desta, podendo sobreviver em locais sombrios e em solos secos e inférteis.

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Biologia dos Fungos – Micorrizas A bainha em torno da raiz altera o padrão de crescimento dando origem a raízes mais pequenas, grossas, frágeis e com uma coloração diferentes das raízes não afectadas. Além disso, as raízes afectadas desenvolvem muitos ramos, também eles pequenos e grossos (Figura 13.3). As hifas penetram o córtex da raiz a partir da bainha até uma profundidade de duas camadas de células.

Figura 13.3 Corte de uma raiz apresentando ectomicorrizas. Observe-se o manto e a rede de Hartig. Imagem de Machado (2011).

Durante a penetração do tecido da raiz, as hifas crescem entre as células epidérmicas e corticais, não sendo normal a invasão destas células. Este tipo de crescimento, entre as células da raiz, conduz à formação da chamada rede de Hartig. A forma de crescimento descrita a acima é explícita no termo ectotrófico (do grego ecto = externo + trophos = alimentação). Alguns fungos apresenta-se sempre associados com uma mesma árvore, sendo muito específicos no que respeita ao seu parceiro (por exemplo, Russula sp. + faia – Fagus sp.), outros formam associações morfologicamente distintas com um vasto número de árvores (por exemplo Cenococcum sp.). É normal uma única árvore forma associações com mais do que uma única espécie de fungo. Há evidências da possibilidade da ocorrência de sucessões de diferentes espécies de

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Biologia dos Fungos – Micorrizas fungos nas raízes de um único indivíduo. Estas sucessões são tanto mais complexas quanto mais velhas as plantas em questão. 13.2 Micorrizas Endotróficas (Micorrizas Arbusculares-Vesiculares) As micorrizas endotróficas são muitos diferentes das ectomicorrizas no que concerne à morfologia e natureza da relação simbiótica, mas extremamente similares no que respeita aos efeitos que causam. Os fungos envolvidos são tradicionalmente espécies dos géneros Glomus, Acaulospora e Gigaspora da divisão Zygomycota. Estes organismos parecem biotróficos obrigatórios, não sendo possível de cultivá-los em laboratório (ao contrário de os que formam ectomicorrizas), o que complica consideravelmente o seu estudo e a exploração comercial. Existe uma grande variedade de plantas que podem formar endomicorrizas, desde briófitas e fetos até angiospérmicas e gimnospérmicas dos climas temperados ou das regiões tropicais, em condições de crescimento natural ou de cultivo. Algumas famílias das angiospérmicas são muito propensas a formar este tipo de associação (Leguminoseae). Deste modo, é possível a existência de associações simbióticas múltiplas com endomicorrizas e nódulos radiculares. Nalguns casos, verifica-se a existência de extomicorrizas e endomicorrizas na mesma planta. As endomicorrizas são extremamente importantes porque a sua gama de parceiros é tão ampla que elas afectam quase todas as comunidades naturais e uma grande maioria das cultivares, em todo o planeta. São a principal forma de micorriza na maioria dos trópicos e ocorrem em muitas cultivares economicamente importantes do terceiro mundo (árvore da borracha, do cacau, de citrinos, mandioca, palmeiras, etc.). As endomicorrizas não formam bainha, alterando a morfologia das raízes, ao contrário de o que ocorre com as ectomicorrizas. As hifas do fungo penetram a raiz da planta e crescem entre as células corticais que acabam por penetrar formando, no seu interior, estruturas globosas – vesículas – e estruturas ramificadas – arbúsculos. Tais como os haustórios, estas estruturas não chegam a penetrar o hialoplasma. Este sofre invaginação e rodeia todos os ramos do arbúsculo e as vesículas. Existe uma matriz de origem e composição desconhecida entre o hialoplasma e a parede do fungo. Verifica-se uma grande

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Biologia dos Fungos – Micorrizas semelhança com os haustórios dos fungos fitoparasitas biotróficos obrigatórios. Os arbúsculos acabam por ocupar a maior parte do espaço intracelular. Normalmente, hifas que se dispersam no solo e que se caracterizam pela presença de esporos de grandes dimensões (mais de 130 m) irradiam da superfície da raiz infectada. 13.3 Micorrizas Endotróficas das Orquídeas (um Caso Especial) Convém salientar que a maioria de estudos sobre este tipo de micorrizas tem sido feito em jovens plântulas heterotróficas e não plantas adultas autotróficas. Para a maioria das orquídeas com clorofila a associação com o fungo é obrigatória na natureza, e só assim as suas sementes podem germinar e as plantas se estabelecem com sucesso. Para as orquídeas aclorofílicas, a associação é obrigatória durante toda a vida da planta. Os embriões das orquídeas são desprovidos de reservas nutritivas e as sementes, na sua maioria serão incapazes de germinar sem a existência de uma fonte externa de carbohidratos. Na natureza, elas dependem da presença do fungo para este fim. Qualquer orquídea, até ser capaz de desempenhar a função fotossintética, depende do fungo associado no que respeita à fonte de carbono (nas espécies de Dactylorchis a primeira folha verde pode surgir no segundo ano de crescimento; em Spiranthes spiralis isto só acontece no décimo primeiro ano de crescimento e noutras ainda pode ser mais demorado). Deste modo, existe uma fase prolongada na vida da orquídea, em que ela é aclorofílica, subterrânea e depende da forma obrigatória da associação com o fungo. Este tipo de micorrizas é formado por membros da subdivisão Basidiomycota, sendo o género Rhizoctania o mais comum. Ao contrário dos membros de Basidiomycota que formam ectomicorrizas, estes não são membros de Agaricales mas sim Aphyllophorales. A maioria é capaz de viver como sapróbios de vida livre. Além disso, são capazes de utilizar a celulose, sendo autossuficientes

no

que

respeita

aos

compostos

de

carbono.

Muitos

demonstraram ser parasitas necrotróficos de outras plantas, causando doenças nas raízes de cereais, tomate, alface, etc. Outros fungos menos comuns na formação deste tipo de associação incluem espécies como Armillaria mellea (Agaricales), conhecida como parasita devastador das raízes de árvores. Depois de os estágios iniciais da infecção do

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Biologia dos Fungos – Micorrizas embrião, o fungo fica restrito às células corticais parenquimáticas das raízes jovens. O fungo penetra as células sem, no entanto, penetrar o citoplasma, e forma um denso novelo de hifas no interior destas. Com o tempo, estas hifas aumentam de volume, perdem o conteúdo citoplasmático, sofrem colapso e eventualmente se degeneram. Este processo parece indicar a existência de um fenómeno de autólise ou digestão. 13.3.1 Relações Fisiológicas entre o Fungo e a Planta Heterotrófica Existem evidências de que o fungo utiliza fontes de carbono complexas presentes no solo, como a celulose, e torna os produtos de hidrólise disponíveis para a jovem orquídea. Estes produtos seriam translocados através das hifas e transferidos ao nível das estruturas de penetração. Por outro lado, a periódica degeneração destas estruturas também poderá fornecer à planta alguns nutrientes orgânicos e minerais. Existe quem defenda que as hifas sofram colapso e que a sua degeneração seja causada pela planta. Este ponto de vista levou alguns autores a considerar as orquídeas como parasitas necrotróficos dos fungos. No entanto, será mais provável que, se a planta realmente induz à degeneração das hifas, se trate de um mecanismo de defesa contra uma completa invasão parasítica por parte do fungo. Parece haver um equilíbrio precário, nesta associação, entre a agressividade do fungo e os mecanismos de defesa da planta. Trabalhos realizados por Smith (1966, 1967) demonstraram que o fungo não só fornece o carbono a planta como ainda o fósforo. Sendo assim durante a fase heterotrófica da orquídea, existe um movimento real de carbono e minerais do fungo para a planta. Esta fase da associação deverá ser considerada como uma forma de parasitismo na qual o fungo é parasitado pela orquídea. 13.3.2 Relações Fisiológicas com a Planta Autotrófica Na orquídeas adultas, apenas as raízes absortivas são infectadas pelo fungo. A infecção da plântula aclorofílica não implica, de forma alguma a infecção da planta adulta autotrófica. Algumas plantas adultas são completamente livres de qualquer associação com fungos. No momento, pouco se sabe sobre a relação entre o fungo e a planta adulta autotrófica. Não se podendo excluir a possibilidade do fungo nesta fase receber carbono da planta ou de continuar a fornecer minerais à orquídea.

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Biologia dos Fungos – Micorrizas 13.4 Outros Tipos de Associações Além destes tipos de micorrizas, existem ainda outros em membros da família Ericaceae (Erica, Calluna, Vaccinium) e em Monotropha, uma planta com flor e sem clorofila. Este último caso é muto interessante porque um dos fungos simbióticos, Suillus sp. (Basidiomycotina), também forma micorrizas ectotróficas com raízes de árvores. O fungo parece actuar como uma “ponte” entre a árvore Monotropha, fornecendo a última com os carbohidratos obtidos a partir da árvore. É evidente que as micorrizas constituem um grupo de associações extremamente diverso que deve ter evoluído independentemente em vários tipos de plantas e em vários tipos de plantas e em vários grupos taxonómicos dos fungos. Mesmo a natureza das associações difere nos tipos principais. Os fungos que formam endomicorrizas e ectomicorrizas parecem depender parcialmente, se não totalmente, dos produtos fotossintéticos da planta: os membros de Basidiomycota que formam ectomicorrizas, por exemplo, possuem uma CSA muito baixa e são incapazes de utilizar a celulose e outros polímeros vegetais mesmo em cultura laboratorial, o que contrasta com a maioria dos membros desta divisão, se fornecermos

14CO

2

à planta simbiótico, o carbono radioactivo é

rapidamente detectado na bainha e nas hifas fúngicas, incorporado nos carbohidratos fúngicos (trealose, manitol e glicogénio). 13.5 Consequências da Associação As micorrizas ectotróficas das árvores das árvores das florestas há muito que têm sido consideradas importantes na tomada de nutrientes minerais a partir do solo. De facto, algumas árvores, como Pinus sp., estabelecem associações obrigatórias deste tipo: elas crescem muito mal e mostram sinais severos de deficiência em nutrientes minerais, se as suas raízes não estão infectadas por um simbionte fúngico. A presença do fungo simbiótico conduz à supressão do desenvolvimento de pelos radiculares e a uma alteração grosseira da morfologia da raiz (aumento de volume e ramificação extensa). Pensa-se que estas alterações são induzidas por altas concentrações de auxinas, sendo estas hormonas produzidas e libertadas pelo fungo simbiótico. Sabe-se também que o fungo produz auxina extracelular e também fornece à planta outras hormonas de crescimento (provavelmente citocinina e giberelinas).

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Biologia dos Fungos – Micorrizas Uma vez que estas hormonas também são produzidas endogenamente pela planta, estas poderão apresentar níveis hormonais muito acima do normal, o que certamente influencia o seu desenvolvimento e crescimento. Estudos com marcadores radioactivos demonstraram que a presença do fungo nas raízes das plantas, quer nas ectomicorrizas ou endomicorrizas, conduz a um aumento da tomada de nutrientes minerais por parte da planta. Grande parte da investigação sobre o efeito das micorrizas no aumento da tomada de nutrientes minerais por parte da planta tem sido direcionada para a tomada do fósforo. Normalmente, este elemento está presente no solo na forma orgânica e insolúvel (por exemplo, cálcio inositol hexaforfato ou fitato de cálcio). Mesmo quando adicionado ao solo na forma solúvel, rapidamente se torna insolúvel e está, por isso, grandemente indisponível para as raízes das plantas, a não ser que estas estejam em contacto íntimo com o mesmo. A eficiência aumentada com que as plantas com micorrizas absorvem fósforo, comparada com as que não têm, pode ser devida unicamente ao aumento da área superficial disponível para a absorção, em resultado das hifas irradiam a partir das raízes para o solo. Portanto, estas hifas podem explorar com eficiência o solo que rodeia as raízes. Além disso, sabe-se que os fungos que formam micorrizas são extremamente eficientes no que respeita a acumularem fósforo do solo. Nas ectomicorrizas, a bainha actua como um reservatório de nutrientes minerais que são disponibilizados à planta durante períodos de deficiência. Por outro lado, estes fungos também poderão solubilizar o fósforo do solo, pela produção de ácidos ou por possuírem fosfatases eficientes. Estes argumentos podem ser aplicados a todo o tipo de micorrizas, mas em caso algum demonstrouse que as plantas com micorrizas eram capazes de utilizar foras de fósforo que as sem micorrizas não fossem. Ou seja, a diferença entre as plantas com e sem micorrizas é quantitativa e não qualitativa. Além do fósforo, as plantas que estabelecem este tipo de associação mostram um aumento na tomada de azoto e outros nutrientes minerais. Talvez em parte, como resultado das dimensões, normalmente, elevadas do seu sistema radicular, e de certeza devido à intensa exploração do solo pelas hifas do fungo associado. O estabelecimento deste tipo de associação acarreta outras consequências para a planta, além do aumento na tomada de nutrientes minerais. Por exemplo, Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

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Biologia dos Fungos – Micorrizas a infecção pelo fungo pode aumentar a disponibilidade de água em ambientes secos pode estimular o estabelecimento de nódulos radiculares (Rhizobium sp.) nos legumes e, consequentemente, estimular a fixação de azoto, pode impedir ou reduzir as doenças da planta. Na natureza, é sempre difícil de determinar se estes aspectos são efeitos directos da existência da associação ou efeitos indirectos que resultam do aumento do vigor da planta. Em condições laboratoriais, foi demonstrado um efeito directo na tomada de água pela planta e no aumento da resistência a doenças. No que respeita a este último ponto, têm sido feitos estudos sobre o papel das ectomicorrizas na protecção das árvores contra os efeitos nocivos do fungo Phytophthora cinnamomi. Parece que as ectomicorrizas reduzem a incidência da doença, pelo menos de três formas: 

Pela criação de uma barreira física à infecção – a bainha;



Aumento do vigor da planta, de modo que esta possa combater a infecção, produzindo mais raízes;



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Produção de antibióticos activos conta o parasita.

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Biologia dos Fungos – Líquenes Capítulo 14 Líquenes Líquenes são associações entre fungos (micobionte) e cianobactérias ou algas (ficobiontes). Estas associações envolvem cerca de um sexto das espécies conhecidas de fungos. Nenhum fungo envolvido tem um nome genérico e nenhum foi encontrado vivendo livremente na natureza, isto é, a associação é obrigatória para os fungos. Os fungos envolvidos neste tipo de associação pertencem às divisões Ascomycota e Basidiomycota. Os mais frequentes são Ascomycotas das ordens Discomycetes (que formam apotécios), Pyrenomycetes (com peritécios) e Loculoascomycetes (com pseudotécios). 14.1 Os Ficobiontes Para cada fungo, existe um ficobionte associada (alga ou cianobactéria). Contrariamente ao fungo, muitos destes organismos podem apresentar vida livre. Deste modo, esta associação deve ser vista como uma forma de parasitismo em que o hospedeiro é o ficobionte. As algas que formam líquenes pertencem às classes Chlorophyceae (algas verdes) e Xanthophyceae (algas amarelas). Da primeira classe, os géneros mais comuns são Trebouxia (o único grupo que raramente ou nuca tem vida livre), Trentepohlia e Coccomyxa. A outra classe é representada pelo género Heterococcus. As cianobactérias que formam líquenes pertencem aos géneros Nostoc e Scytonema. 14.2 Grupos Morfológicos Os líquenes enquadram-se em três grupos morfológicos (Figura 14.1): 

Crustoso – apresentam-se como crostas aderentes ao substrato;



Folioso – forma uma folha sobre o substrato;



Fruticoso – aparenta um arbusto por cima do substrato.

Figura 14.1 Tipos de líquenes. Crustoso (à esquerda), folioso (no meio) e fruticuloso (à direita). Imagens de Trenado, del Valle, Ojeda, Maña, and Castaño (2009).

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Biologia dos Fungos – Líquenes

14.3 Distribuição do Ficobionte e Micobionte Existem dois perfis de distribuição: 

Homeómeros (Figura 14.2) – os dois associados estão distribuídos ao acaso;

Figura 14.2 Estrutura de um líquen homeómero. Imagem de Pujari (2014).



Heterómeros ou estratificados (Figura 14.3) – apresentam três camadas: o Primeira camada – hifas firmemente cimentadas de paredes grossas e consistência gelatinosa constituem uma camada fina cortical e parenquimatosa; o Segunda camada – constituída pela alga (5 – 10% do volume total). As células individuais da alga estão rodeadas por hifas de parede fina e pouco densas; o Terceira camada – medula constituída por hifas de paredes grossas pouco compactas. Constitui a maior parte do talo.

Figura 14.3 Estrutura de um líquen heterómero. Imagem de Plant Science 4U (2014).

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Biologia dos Fungos – Líquenes

14.4 Biologia Ficobionte e Possíveis Benefícios Os benefícios do ficobionte são difíceis de determinar, pois não existe nenhuma evidência de movimento de compostos do fungo para o ficobionte. A associação conduz a alterações na biologia ficobionte: 

As algas verdes não se reproduzem sexualmente nem produzem estados móveis;



A alga fotossintetiza mais eficientemente em associação do que isolado. Deste modo, os carbohidratos produzidos muito mais concentrados do que os necessários para o crescimento do fungo. Deste modo, concluise que a taxa de crescimento muito lento do líquen não está relacionada com o facto de a alga ter de suportar o crescimento do fungo (a alga cresceria menos). Por outro lado, o fungo também cresceria pouco, pois a alga só constitui 5 a 10% do peso seco do líquen;



Apesar de a alga produzir fontes de carbono mais do que suficientes, os líquenes crescem muto lentamente. Porquê? A resposta parece estar no movimento massivo dos carbohidratos para o fungo e a sua acumulação na forma de manitol, sendo o protoplasma uma solução quase saturada de manitol. Estas altas concentrações internas de carbohidratos podem constituir um mecanismo que permita aos líquenes suportar condições adversas (por exemplo, em stress hídrico um baixo potencial osmótico é obviamente vantajoso);



O ficobionte beneficia do suporte físico e da exposição adequada à luz, estando protegido das condições ambientais extremas, de certa forma. Por outro lado, tem aumentando a sua gama de habitats.

14.5 Taxa de Crescimento dos Líquenes Os líquenes crescem muito devagar. Os foliosos, mais rápidos, têm uma taxa máxima de 10 mm por ano. Os crustosos crescem 1mm por ano. Ainda assim, os líquenes podem atingir 4500 anos ou mais, o que indica uma associação extremamente equilibrada. A baixa taxa de crescimento deve-se à própria taxa de crescimento do fungo, inabilidade em conservar a água e ao crescimento em habitats com

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Biologia dos Fungos – Líquenes suplementos minerais extremamente baixos. A humidade elevada e baixas intensidades luminosas favorecem o seu crescimento. Quando secos, os líquenes são extraordinariamente resistentes a condições extremas. Por causa da sua resistência, pouca demanda de nutrientes minerais e mecanismos absortivos eficientes, os líquenes crescem em habitats em que nenhum organismo consegue crescer, nem os simbiontes isolados. Estes habitats incluem cimento, rochas, etc. 14.6 Reprodução Cada organismo da associação pode-se reproduzir separadamente. O micobionte pode-se reproduzir por ascósporos e basídiosporos, enquanto o ficobionte pode-se reproduzir por esporos imóveis ou raramente por esporos móveis. Por outro lado, existem estruturas reprodutivas combinadas, denominadas sorédios, que podem ser descritas como massas de células de algas envolvidas por hifas. A agregação de sorédios na superfície do líquen tem o aspecto de pó. 14.7 Fisiologia, Metabolismo do Carbono ou Minerais O autotrofo fornece carbono e vitaminas (biotina e tiamina) ao fungo. Os produtos da fotossíntese são rapidamente translocados para a medula (fungo) dos líquenes. Quando a alga é separada do fungo e cultivada axenicamente ela liberta quantidade apreciáveis de carbohidratos (o tipo varia com a espécie: glicose, álcool polihídrico, ribitol ou eritrol). Os carbohidratos das algas são rapidamente convertidos em carbohidratos fúngicos: manitol e arabitol. Não se sabe como é que o fungo induz a alga a libertar os carbohidratos. Sugeriu-se que os lichen acids ou lichen substances produzidos pelos líquenes pudessem de alguma forma alterar a permeabilidade selectiva das membranas das algas. Por outro lado, pode ser apenas uma consequência do contacto físico dos simbiontes. É também possível que o fungo interfira com o metabolismo do ficobionte de forma que os carbohidratos destinados à síntese da parede ou bainha sejam desviados para fungo. Esta ideia é apoiada pelo facto de as algas e cianobactérias possuírem

paredes

finas

e

não

apresentarem

bainha

mucilaginosa

(cianobactérias) quando associadas. Depois do isolamento, ambas lentamente deixam de libertar os carbohidratos e começam a apresentar paredes grossas e bainhas mucilaginosas. 164

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Biologia dos Fungos – Líquenes 14.7.1 Nitrogénio Alguns líquenes contêm cianobactérias que fixam o nitrogénio atmosférico (Nostoc), que é maioritariamente translocado para o fungo. Muitos líquenes com algas verdes possuem cefalopódios – pequenas excrescências na superfície do talo que normalmente contém cianobactérias. Estas fixam o nitrogénio e libertamno para o talo, sendo este utilizado exclusivamente pelo fungo. 14.7.2 Minerais Os líquenes têm um mecanismo muito eficiente de acumulação de nutrientes a partir de qualquer solução aquosa que contactam, o que é vantajoso, já que estes colonizam substratos extremamente pobres, principalmente em minerais (iões). A absorção de nutrientes ocorre durante períodos de relativa abundância, que são utilizados lentamente em períodos de escassez. Não há evidências de que o fungo absorva nutrientes minerais e os forneça ao ficobionte. Assume-se que tal aconteça apenas porque os fungos são altamente eficientes na absorção. Esta é a principal diferença entre as ectomicorrizas e os líquenes. Há quem argumente até que o fungo realmente reduz a quantidade de minerais que chegam ao ficobionte (o mesmo que se passa com o nitrogénio nos casos de cefalopódios). 14.7.3 Consequências Nefastas da Absorção Eficiente O eficiente mecanismo de absorção dos líquenes pode ajudar a explicar a elevada acumulação por eles de radioactividade e a sua extrema sensibilidade a poluentes atmosféricos (explica a sua ausência em ambientes poluídos). Os líquenes variam muito no que respeita à sua sensibilidade aos poluentes – podese fazer uma zonação concêntrica em torno das cidades. 14.8 Água, Fotossíntese e Respiração Os líquenes conseguem crescer em ambientes muito secos, onde os simbiontes sozinhos não conseguem. De certa forma, o fungo é tolerante à falta de água, enquanto a maioria das algas é susceptível à dessecação. Assim, inferese que o fungo confere ao líquen a sua resistência à dessecação. Sugere-se que os carbohidratos acumulados no fungo (manitol) actuam de forma a baixar o potencial osmótico de modo que a água se possa acumular,

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Biologia dos Fungos – Líquenes mesmo em ambientes muito secos. Dada a íntima associação entre os simbiontes, alguma dessa água estaria disponível ao ficobionte, permitindo-se assim realizar a fotossíntese, mesmo em condições de baixo teor de água. Os líquenes só são metabolicamente activos quando humedecidos. Em ambientes muito secos, a actividade metabólica é nula e o crescimento torna-se lento. A medula não apresenta nenhuma função na tomada e acumulação de minerais, mas ela: 

Fornece um esqueleto de suporte às células do ficobionte;



Está mais saturada em água relativamente ao resto do talo.

Uma vez que a medula está em contacto directo com o ficobionte, ela o fornece água quando o talo está a secar. Os líquenes não têm qualquer controlo sobre o seu conteúdo em água, dependendo este de fenómenos puramente físicos. Assim, quando expostos ao sol secam rapidamente. Eles mostram rápidas e enormes flutuações no conteúdo hídrico durante o dia. O conteúdo do talo em água afecta a respiração e fotossíntese, o que afecta o balanço em carbono no líquen. A taxa de fotossíntese máxima ocorre de 65% a 95% da saturação completa em água e decresce acima e abaixo destes valores. A respiração máxima ocorre de 40% a 90% da saturação completa de água, mas esta é pouco afectada por alterações do conteúdo de água. Assim, em muitas condições naturais deve haver apenas umas poucas horas por dia (de madrugada) em que o balanço em carbono é positivo. O decréscimo significativo na fotossíntese abaixo do valor óptimo para o conteúdo em água pode ser devido a dois factores: redução na transmissão da luz e desidratação do ficobionte. O córtex do líquen actua como um filtro de luz. As células do córtex, quando saturadas, estão amplamente distendidas e permitem a máxima passagem de luz. Com a perda de água, elas contraem-se de forma que existam mais paredes verticais por unidade de área, tornando-se mais difícil a transição da luz. As células do ficobionte também se contraem, havendo mais células por unidade de área. Assim, um número fixo de células ficobiontes está exposto a menos energia radiante do que ando o talo está saturado.

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Biologia dos Fungos – Líquenes 14.9 Significado do Fluxo de Água O fluxo no conteúdo de água, ou seja, alternância entre períodos de dessecação e saturação pode ser mais importante para a biologia dos líquenes do que o conteúdo em água do líquen a qualquer momento.

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Biologia dos Fungos – Zooparasitismo Capítulo 15 Zooparasitismo Os fungos causam relativamente poucas doenças em animais, em contraste com a sua importância como parasitas. Alguns fungos são capazes de invadir os tecidos do Homem e de outros vertebrados, causando micoses. Outros fungos, não parasitas, são nefastos pela capacidade de provocar micotoxicoses e alergias. Alguns fungos parasitam insectos e nemátodos, o que lhes valeu um interesse especial por parte dos micologistas, em virtude das suas potencialidades como controladores biológicos de pragas. Alguns destes fungos já são explorados comercialmente (Por exemplo, o Metarhizium anisophliae, que controla baratas). 15.1 Micoses dos Vertebrados Os micologistas médicos agrupam frequentemente as micoses com base nos tecidos afectados: 

Micoses cutâneas – aquelas que afectam a pele, as unhas e o cabelo, causadas por fungos dermatófitos (ou ringworm fungi);



Micoses subcutâneas – são causadas por fungos oportunistas, que penetram o tecido através de feridas ou pequenas perfurações na pele;



Micoses sistêmicas – são causadas por fungos oportunistas que penetram no organismo pelos pulmões e que colonizam os órgãos mais importantes.

A levedura Candida albicans (Deuteromycota) é normalmente considerada separadamente. Esta levedura é um sapróbio comum do trato digestivo de indivíduos saudáveis, mas pode causar, ocasionalmente, situações clínicas por vezes extremamente preocupantes. Nalgumas circunstâncias, adopta-se um sistema classificativo alternativo. Nestes casos, os dermatófitos são considerados separadamente e os outros são agrupados em endógenos (por exemplo, a Candida albicans) ou exógenos (a maioria). Existem ainda mais sistemas classificativos. Na maioria dos caos, os esporos que iniciam infecções não provêm de um animal doente, mas sim de uma colónia que se desenvolve saprofiticamente. A infecção de um animal é um “beco sem saída” para o fungo, sendo inteiramente incidente no desenrolar da sua vida como sapróbio.

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Biologia dos Fungos – Zooparasitismo As micoses são normalmente difíceis de controlar porque estão associadas à debilidade dos mecanismos de defesa do hospedeiro, e os agentes quimioterapêuticos usados no seu tratamento são muitas vezes citotóxicos. 15.1.1 Dermatófitos Os fungos dermatófitos constituem um grupo bem definido de cerca de 40 espécies pertencentes a três géneros da divisão Deuteromycota: Trichophyton, Microsporum e Epidermophyton. Estes fungos podem ser identificados pelos conídios produzidos em cultura (Figura 15.1), já que estes não são produzidos no hospedeiro.

Figura 15.1 Da esquerda para a direita, macroconídios de Trichophyton, Epidermophyton e Microsporum. Fontes: CDC and Ajello (2006b), CDC and Ajello (2006a) e Galindo (2007).

Alguns destes fungos apresentam estados sexuados (teleomórficos) pertencentes à divisão Ascomycota. O estado teleomórfico do género Tricophyton é o género Arthroderma e do Microsporum é Nannizzia. O género Epidermophyton não apresentam estados sexuado. Os dermatófitos crescem exclusivamente nos tecidos mortos da pele, unha e cabelo, numa zona estreita logo acima da região onde a proteína queratina é depositada. Normalmente, estes fungos são observados como hifas simples que crescem nas zonas afectadas, mas no caso do cabelo (muito raramente na pele) as hifas podem fragmentar-se em artrósporos para trás da zona de crescimento. Em virtude de estes fungos crescerem sempre e tecidos mortos, o seu status de parasitas pode ser questionado. Seja como for, a sua presença nestes tecidos causa irritação e inflamação das células vivas subjacentes, sendo normalmente necessário um tratamento clínico. Apesar de serem muito comuns e amplamente distribuídos pelo mundo, os dermatófitos apresentam diferenças características no que respeita aos habitats e hospedeiros. Algumas espécies são antropofílicas, crescendo preferencialmente

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Biologia dos Fungos – Zooparasitismo no Homem: o Trichophyton interdigital é responsável pelo “pé-de-atleta”, e T. rubrum causa uma infecção crónica e intensa nos pés e pode alastrar às virilhas e outras regiões do corpo. O Epidermophyton foccosum causa uma infecção superficial e passageira dos pés e das virilhas. As espécies que infectam preferencialmente

os

animais

são

denominadas

zoofílicas:

incluem

o

Microsporum canis, que infecta os cães e gatos, e Trichophyton verrucosum do gado. Estes fungos podem ser transmitidos ao homem por contacto directo. Por exemplo, o T. verrucosum causa uma infecção intensa e prejudicial que pode originar a calvície permanente ou lesões pruridas permanentes na pele. Umas poucas espécies são geofílicas, ou seja, crescem no solo, podendo infectar os animais a partir daí (por exemplo, Microsporum gypseum, T. mentagrophytes). As razões que determinam a especificidade dos dermatófitos, em relação ao hospedeiro, não são completamente conhecidas. Esta especificidade pode estar parcialmente relacionada com diferentes tipos de secreções da pele, mas pode também reflectir diferenças no comportamento e habitat entre os hospedeiros, e não factores fisiológicos. É evidente que o micro-habitat é importante porque, por exemplo, o Trichophyton interdigital é apenas comum entre as pessoas que usam calçado, e não em comunidades em que as pessoas andam descalças. A infecção é transmitida, embora com certa dificuldade, de organismo para organismo por contacto directo com fios de cabelo ou fragmentos epidérmicos descamados, contaminados por artrósporos ou material vegetativo. Sabe-se que os dermatófitos sobrevivem muito bem nos fragmentos secos da pele e do cabelo, tal não acontecendo se estes estiverem húmidos, talvez por causa da presença das bactérias. Na verdade os dermatófitos possuem uma fraca capacidade competitiva, sendo improvável que cresçam sapróbios na ausência do seu hospedeiro. Sendo assim, eles dependem do contacto directo entre os hospedeiros ou o tipo de comportamento dos mesmos para a sua sobrevivência (por exemplo, no caso do Homem há o uso de balneários públicos, partilha de objecto de higiene pessoal, etc.). Deste modo, os dermatófitos são “parasitas” muito especializados, o que contrasta grandemente com os outros fungos causadores de micoses.

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Biologia dos Fungos – Zooparasitismo 15.1.2 Micoses Subcutâneas ou de Inoculação Estas doenças, relativamente raras, são causadas por fungos que conseguem penetrar nas camadas mais profundas da pele, através de feridas ou lesões provocadas por espinhos. Este tipo de micose é comum nos países em desenvolvimento. Os fungos não apresentam qualquer adaptação especial para crescerem nos tecidos animais, a não ser a capacidade de crescer a 37 oC. Por contraste, são sapróbios altamente eficientes. Logo, a infecção dos animais ou seres humanos é apenas um incidente, não lhes trazendo qualquer benefício. Este tipo de infecção caracteriza-se pela formação de abcessos e granulomas subcutâneos, que por vezes formam fístulas na superfície cutânea, dando origem a lesões ulceradas crónicas, supurantes e cicatrizáveis. Por vezes, as úlceras drenam para os vasos linfáticos, conduzindo à produção de lesões granulomatosas e superadas nos gânglios linfáticos. Estas infecções são desfigurantes e não é raro que o seu desenlace seja fatal. Entre outras doenças, pode se citar as seguintes: 

Esporotricose – é uma micose crónica, subcutânea e linfática que pode permanecer localizada na zona de inoculação durante meses mas pode, também, alastrar atingindo os ossos, as articulações, os pulmões e o sistema nervoso central. As lesões podem ser granulomatosas ou ulceradas. Este tipo de micose é causada pelo Sporothrix schemckii e por uma variedade, o S. schenckii var. Lurici.



Cromomicose – é uma micose crónica e localizada da pele e dos tecidos subcutâneos. É caracterizada por lesões verrugosas, ulceradas e cobertas de crostas. Estas lesões podem ter 1 a 3 cm de altura. As lesões estão normalmente localizadas na parte inferior da perna mas podem ocorrer noutras zonas onde tenha havido danos na pele. Podem surgir lesões satélites quer por autoinoculação quer por dispersão linfática. Este tipo de micose pode ser causado por vários fungos: Phialophora verrucosa, P. pedrosoi, P. compacta, P. dermatitidis e Cladosporium carrionii;

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171

Biologia dos Fungos – Zooparasitismo 

Maduromicose – é uma lesão localizada normalmente no pé ou na mão, que envolve a pele, o tecido subcutâneo a fáscia8 e o osso. A lesão contém granulomas e abcessos que supuram e drenam para o exterior. O pus contém grânulos, que são massas de colónias do agente etiológico. Este tipo de lesão é causada por uma grande variedade de fungos. Madurella mycetomi, Monosporium apiospermum, Madurella grisea,

Phialophora

jeansemei,

Cephalosporium

recifei,

C.

granulomatis, C. falciforme, Curvularia lunatai, C. geniculata, Fusarium solani, Aspergillus nidulans, Penicillium mycetogenum, etc. 15.1.3 Micoses Sistémicas Além da Candida albicans, que será discutida separadamente, existem quatro fungos que podem ocasionalmente causar micoses sistémicas no Homem, ao invadirem os principais órgãos internos e, se não forem tratadas, podem

causar

a

morte.

Estes

fungos

são

membros

da

subdivisão

Deuteromycotina: Blastomyces dermatitis, Coccidioides immitis, Histoplasma capsulatum e Paracoccidiodes brasiliensis. A infecção inicia-se pelos pulmões quando os esporos destes organismos são inalados causando, normalmente, apenas uma infecção localizada, que é limitada a um granuloma do pulmão. Testes serológicos revelam que a maioria das pessoas que vive nas regiões nas quais estes fungos são endémicos apresenta forte reacção imunológica contra estes organismos. Um exame cuidado a estes indivíduos mostra a presença de uma infecção pulmonar localizada, podendo o granuloma persistir vários anos. Naturalmente que, nestas pessoas os sintomas da doença foram tão suaves que esta não foi detectada. Mas, num número pequeno de pessoas a doença não permanece localizada. A doença alastra progressivamente nos pulmões e o fungo é absorvido mas não é destruído pelos fagócitos. Estes fagócitos entram no sistema linfático transportando o fungo, que desta forma é dissimulado por todo o corpo. Estes fungos apresentam dimorfismo, podendo multiplicar-se rapidamente por gemulação no interior dos fagócitos ou livremente nos tecidos do hospedeiro. De novo, saliente-se que a infecção de um hospedeiro, por estes fungos, é um “beco sem saída”: o fungo não possui nenhum meio natural de ser transmitido 8

Tecido fibroso que envolve acondicionamento do organismo. 172

músculos e órgãos. Material de

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Biologia dos Fungos – Zooparasitismo de um hospedeiro para outro, e um indivíduo infectado não necessita de estar isolado para evitar a propagação da doença. Como já foi dito, estes fungos são habitantes comuns do solo (e do esterco de animais), sendo bem-sucedidos como sapróbios. Torna-se claro que estes fungos crescem normalmente como sapróbios e que podem existir sem infectar o Homem e outros animais. Além disso, não existe qualquer razão óbvia para que a infecção de um hospedeiro lhes seja favorável, porque estes fungos não possuem um ciclo directo de infecção de hospedeiro para hospedeiro. Muitos outros fungos podem crescer como oportunistas em hospedeiros cuja saúde se encontra grandemente debilitada, por exemplo, em pessoas diabéticas, com leucemia ou pessoas sujeitas a tratamentos prolongados com drogas citotóxicas ou imunossupressoras. Nestas circunstâncias, tem sido reclamado que qualquer fungo capaz de crescer a 37 oC deve ser considerado como ameaça potencial. No entanto, apenas alguns fungos são invasores comuns e perigosos nestas condições. É o caso de Aspergillus fumigatus, Cryptococcus neoformans, Rhizopus oryzae, R. arrhizus, R. nigricans, Mucor corymbifer, etc.. O A. fumigatus é muito interessante uma vez que pode crescer exclusivamente como sapróbio nos pulmões, quer como um micélio difuso no muco dos brônquios, quer como uma bola localizada de hifas, um aspergiloma, que pode necessitar uma remoção cirúrgica. Por outro lado, este mesmo fungo pode causar uma infecção patogénica nos pulmões de pessoas com deficiências imunológicas, invadindo em seguida os vasos sanguíneos e outros tecidos. Este fungo foi parcialmente responsável pela morte do primeiro paciente britânico a sofrer um transplante de coração. De qualquer forma, é um sapróbio comum e bem-sucedido, sendo a infecção do Homem um mero incidente na sua ecologia. A Candida albicans é um colonizador habitual das micoses da boca, do intestino e da vagina de pessoas saudáveis, em contraste com todos os fungos já mencionados. O crescimento desta levedura é aparentemente controlado pela flora bacteriana destas regiões, especialmente pelas bactérias lácticas. No entanto, esta levedura pode tornar-se patogénica em determinadas circunstância, causando uma grande variedade de estados clínicos (vaginite, “sapinhos”, afecções cutâneas nos sovacos e em torno das unhas, etc.). Muito raramente, este fungo pode crescer de forma sistêmica no corpo humano, podendo causar a morte, especialmente em pacientes sujeitos a tratamentos prolongados com Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

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Biologia dos Fungos – Zooparasitismo antibióticos, nomeadamente as tetraciclinas, que suprimem as bactérias que normalmente competem com a Candida. Este fungo é oportunista por excelência, apesar de ser um sapróbio normal. 15.2 As Micotoxicoses As doenças causadas por micotoxinas são denominadas micotoxicoses e diferem das micoses na medida em que não envolvem uma invasão do organismo por parte dos fungos nem o crescimento activo dos mesmos nos tecidos vivos. Actualmente, são conhecidas aproximadamente 60 micotoxinas que são produzidas por mais de 150 espécies de fungos. Entre estas, podemos citar as aflatoxinas, ocratoxinas, rugulosina, citrinina, ácido aspergílico, patulina, zearalenona, esterigmatocistina, tremorgina, ácido penicílico, toxina T2, etc.. A presença de micotoxinas é evidente em numerosos alimentos e a sua distribuição é universal. A sua produção está directamente relacionada com as condições que permitem o desenvolvimento e a proliferação dos fungos. Qualquer factor que promova o crescimento dos fungos nos alimentos favorece potencialmente a produção das micotoxinas. Actualmente, a maior parte dos trabalhos em torno deste tema envolve estudos sobre condições que favorecem o crescimento de fungos micotoxigénicos, a produção das toxinas, interacções fisiológicas entre os fungos, incidência destes fungos e as suas toxinas em diversos substratos e métodos de desintoxicação. As micotoxinas podem exercer uma acção directa sobre o organismo-alvo, matando-o (toxicose aguda), ou então dar origem a um estado de toxicose crónica, do qual o cancro é uma manifestação. Os efeitos das micotoxinas centram-se fundamentalmente no fígado, nos rins, no sistema nervoso central, sanguíneo e reprodutor. O diagnóstico das micotoxicoses é difícil e pode ser estabelecido levandose em conta os seguintes aspectos: 

A doença não é contagiosa, nem infecciosa e a sua incidência é isolada;



Não existe resposta a tratamentos com drogas ou antibióticos;



Não se regista a presença de vírus ou bactérias no organismo afectado;



Existe uma semelhança com as doenças provocadas por deficiências vitamínicas, mas não se verificam melhorias no estado de saúde do paciente quando se fornecem as mesmas;

174

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Biologia dos Fungos – Zooparasitismo 

Existe uma associação da doença com o tipo de alimentação com alterações do mesmo;



É possível detectar a presença de fungos nos alimentos ingeridos pelo paciente.

15.2.1 Micotoxicoses do Fígado e dos Rins Este tipo de micotoxicoses é provocado por uma série de toxinas das quais se salientam: 

Aflatoxinas – são as mais perigosas micotoxinas conhecidas, sendo produzidas por várias espécies de fungos – Aspergillus flavus, A. niger, A. parasiticus, A. ruber, Penicillium citrinum, P. variable, etc.. As doenças causadas pelas aflatoxinas são denominadas aflatoxicoses. Os primeiros sintomas clínicos destas afecções são a inapetência e perda de peso. O efeito patológico mais importante verifica-se ao nível do fígado, e manifesta-se pela inibição da incorporação da leucina e pela diminuição significativa da incorporação de acetatos nos lípidos do fígado e tecidos adiposos. O mecanismo de acção das aflatoxinas inclui a inibição da síntese de ADN e ARN, assim como a inibição do processo mitótico e a produção de alterações cromossómicas, o que evidencia a sua acção patogénica, mutagénica e teratogénica9;



Esterigmatocistina – é produzida pelo Aspergillus nidulans, A. versicolor, A. rugulosum, P. luteum, etc.;



Luteoskyrina – é produzida pelo P. islandicum;



Rugulosina – é produzida por P. rugulosum, P. tardum, P. variable, P. wortmanni, etc.;



Citrinina – produzida pelo P. citrinum, A. candidus e A clavatus;



Gliotoxina – é produzida pelo Trichoderma viride e A. chevalieri e é responsável por hematúria nalguns animais, chegando a produzir abortos e morte prematura;



9

Fumigillina e fumigatina – produzidas pelo A. fumigatus.

Teratoma – feto muito deformado; variedade de tumor.

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Biologia dos Fungos – Zooparasitismo 15.2.2 Micotoxicoses de outras Partes do Corpo 

Fusariotoxicoses – as espécies de Fusarium produzem grandes quantidades de toxinas, das quais zearelalona é a mais importante (provoca síndromas hiperestrogénicos);



Ergotismo – é uma micotoxicose muito conhecido, cuja descrição remonta a idade média. A ergotamina, libertada pelo fungo Claviceps purpurea, é um alcaloide complexo com efeitos contrácteis sobre o útero e sistema circulatório, provocando abortos em vacas, entre outros efeitos;



Citreoviridina – é produzido pelo fungo Penicillium cítreo-viride. É uma neurotoxina letal em ratos que também afecta o coração e o sistema circulatório;



Ácido kójico – foi isolado de A. flavus, A. parasiticus e outras espécies de Aspergillus. Provoca convulsões, salivação, vómitos e um estado geral de nervosismo.

15.3 Fungos Entomopatogénicos Uma grande variedade de fungos taxonomicamente diferentes causam doenças em insectos e outros artrópodes, mas relativamente poucos têm sido intensamente estuados até a data. Este grupo inclui diversas espécies de Coelomyces (Chytridiomycota), que atacam larvas de mosquitos, Entomophthora (Zygomycota), que infectam afídios, moscas, etc. e alguns membros da subdivisão Deuteromycotina (Metarhizium anisopliae, Beauveria bacciana e Verticillium lecanii, que afectam uma série de pragas de cultivares. As espécies de Coelomyces (cerca de 40) são parasitas agressivos das larvas de mosquitos e são potencialmente importantes por causa da sua capacidade de parasitar espécies de Anopheles e Aedes10. Esta capacidade foi reconhecida em 1921 mas só na última década é que o seu ciclo de vida foi elucidado. Este tipo de parasitas apresenta uma alternância de hospedeiros obrigatórios. Os esporos libertados da larva do mosquito só podem infectar copépodes e vice-versa. O ciclo de vida é mostrado na Figura 15.2.

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Filariose, febre amarela. Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

Biologia dos Fungos – Zooparasitismo

Figura 15.2 Ciclo de vida de C. Psorophorae. O zigoto (A) infecta a larva do mosquito (B) o que resulta no desenvolvimento de hifas, micélios e, por fim, esporângios de parede resistente. Sob condições apropriadas, estes esporângios (C) libertam zoósporos da estirpe reprodutora oposta (D) que infecta o outro hospedeiro, um copépode (E). Cada zoósporo desenvolve-se num talo e, eventualmente, gametângio. Gâmetas de duas estirpes reprodutivas (F) fundem-se dentro ou fora do copépode formando o zigoto que infecta mosquitos. Fonte: Whisler, Zebold, and Shemanchuk (1975).

Esta alternância obrigatória de hospedeiros evidencia um grande grau de especialização destes parasitas, que só é encontrado num outro grupo de funções parasíticas – as ferrugens. Outra característica interessante dos Coelomyces é o seu modo de infecção. Quando o zigoto móvel entra em contacto com a superfície do hospedeiro encista e germina formando um apressório e tubo de penetração. O protoplasma do esporo é injectado no hospedeiro por acção de um grande vacúolo que se desenvolve no interior do esporo. O fungo cresce no interior dos hospedeiros como uma massa protoplasmática nua. Não é possível activar as espécies de Coelomyces em culturas axénicas, separadas dos seus hospedeiros e esta é uma das potenciais limitações ao seu uso como controladores biológicos. Alguns membros da divisão Deuteromycota têm sido utilizados em vários programas comerciais de controlos de pragas, mas raramente em larga escala ou de forma contínua. A principal razão é que a infecção através da cutícula – modo característico de ataque dos fungos parasitas de insectos – requer um grande teor de humidade, e existem poucos ambientes onde isto pode ocorrer.

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Biologia dos Fungos – Zooparasitismo Grande parte dos fungos que parasitam insectos parece ser especializada no desempenho deste papel e provavelmente não possui uma fase significativa como sapróbios, fora dos seus hospedeiros. Nesse ponto, eles diferem da maioria dos fungos micóticos discutidos anteriormente. Além disso, estes fungos possuem um ciclo de infecção completo, que resulta na produção de esporos que podem infectar um novo hospedeiro. Logo, eles se assemelham aos fungos fitopatogénicos em muitos aspectos. Esta semelhança é constatada também no modo como se processa a infecção envolvendo a penetração directa do hospedeiro, através da sua superfície, acompanhada pela formação de apressórios, nalguns casos, e hifas de penetração. Os fungos parasitas de insectos diferem das bactérias e vírus neste ponto, já que estes infectam os insectos através do aparelho digestivo.

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Biologia dos Fungos – Listas Capítulo 16 Listas 16.1 Principais Obras Consultadas Allbiom. Fermentador/biorreator Allmic Process SCR-S. Allbiom: Suporte que dá Vida às Ideias. Retrieved 25/08, 2014, from http://www.allbiom.com/produtos/5/ AMA. Outdoor Activity 3: Making a mycelium. BMS: Education and Outreach promoting Fungal Science. Barron, G. (2008). Hyphae. George Barron's Website on Fungi. Retrieved 28/08, 2014, from http://www.uoguelph.ca/~gbarron/2008/hyphae2.htm Barron, G. (2013). Thamnidium elegans - lateral sporangioles. University of Guelf: the Atrium. Retrieved 30/08, 2014, from https://atrium.lib.uoguelph.ca/xmlui/handle/10214/5594 Béahdy, J. (1974). Recent Developments of Antibiotic Research and Classification of Antibiotics According to Chemical Structure. In D. Perlman (Ed.), Advances in Applied Microbiology (Vol. Volume 18, pp. 309-406): Academic Press. Biopix. (2003). Reuzenchampignon (Agaricus augustus). Biopix. BOS. (2014). Ejemplos de ciclos biológicos. Universidad de Oviedo Departamento de Biología de Organismos y Sistemas (DOS). Retrieved 01/09, 2014, from http://www.unioviedo.es/bos/Asignaturas/Botanica/Imagenes/Plasmodioph ora%20brassicae%20(Plasmodiophoromycota).JPG Bruehl, G. W., Cunfer, B., & Toiviainen, M. (1972). INFLUENCE OF WATER POTENTIAL ON GROWTH, ANTIBIOTIC PRODUCTION, AND SURVIVAL OF CEPHALOSPORIUM GRAMINEUM. Canadian Journal of Plant Science, 52(4), 417-423. doi: 10.4141/cjps72-070 Bueno, C. J. (2006). Métodos de preservação para fungos fitopatogênicos habitantes do solo. Apta Regional: Descentralizando o Desenvolvimento. Retrieved 24/08, 2014, from http://www2.aptaregional.sp.gov.br/artigo.php?id_artigo=400 Butler, E. E., & Mann, M. P. (1959). Use of cellophane tape for mounting and photographing phytopathogenic fungi. Phytopathology, 49(4), 231-232. Campbell, D., Plescia, A., & Fillmore, W. (2013). Unit 5: Demos - Fungi Are Heterotrophs Too! Retrieved from http://www.biog1445.org/demo/05/fungi.2a.html CDC, & Ajello, L. (2006a). Epidermophyton floccosum 01. Wikimedia Commons. Retrieved 15/09, 2014, from http://en.wikipedia.org/wiki/Epidermophyton#mediaviewer/File:Epidermoph yton_floccosum_01.jpg CDC, & Ajello, L. (2006b). Trichophyton rubrum var rodhaini. Wikimedia Commons. Retrieved 15/09, 2014, from http://en.wikipedia.org/wiki/Trichophyton#mediaviewer/File:Trichophyton_r ubrum_var_rodhaini.jpg Chet, I., Viterbo, A., & Brotman, Y. (2006). Plant Biocontrol by Trichoderma spp. Department of Biological Chemistry. Retrieved 14/09, 2014, from http://www.weizmann.ac.il/Biological_Chemistry/scientist/Chet/Chet.html

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

179

Biologia dos Fungos – Listas Clemson University - USDA Cooperative Extension Slide Series. (2002). Loose Smut of Wheat or Barley Ustilago tritici (Pers.) Rostr. Forestry Images. from http://www.forestryimages.org/browse/detail.cfm?imgnum=1436031 Clyne, A. (2009). Stink Horn. Flickr. Retrieved 13/09, 2014, from https://www.flickr.com/photos/29609591@N08/3834312282/in/photostrea m/ Datta, K. (2013). Brace yourself, internet: cats and dogs at risk from new fungus. The Conversation: Academic Rigour, Journalistic Flair. Retrieved 13/09, 2014, from http://theconversation.com/brace-yourself-internet-cats-anddogs-at-risk-from-new-fungus-15498 de Castro, C. C., Gutiérrez, A. H., & Sotão, H. M. P. (2012). Fungos conidiais em Euterpe oleracea Mart. (açaizeiro) na Ilha do Combu, Pará-Brasil. Acta Botanica Brasilica, 26(4), 761-771. Deacon, J. W. (2006). Fungal biology (4th ed.). Malden, MA: Blackwell Pub. Encyclopædia Britannica. (2013). Common bread mold. Encyclopædia Britannica. Retrieved 25/08, 2014, from http://global.britannica.com/EBchecked/media/186567/Rhizopus-stolonifergrowing-on-bread-with-enlargement-showing-the-stolon Fox, F. M. (1986). Ultrastructure and infectivity of sclerotia of the ectomycorrhizal fungus Paxillus involutus on birch (Betula spp.). Transactions of the British Mycological Society, 87(4), 627-631. doi: http://dx.doi.org/10.1016/S00071536(86)80103-6 Fox, F. M. (1987). Ultrastructure of mycelial strands of Leccinum scabrum, ectomycorrhizal on birch (Betula spp.). Transactions of the British Mycological Society, 89(4), 551-560. doi: http://dx.doi.org/10.1016/S00071536(87)80089-X Furnari, G., Guglielmo, A., Longhitano, N., Pavone, P., Salmeri, C., & Scelsi, F. (2013). Eumycota. Tavole di Botanica Sistematica. Retrieved 13/09, 2014, from http://www.dipbot.unict.it/sistematica/Puc_eci.html Galindo, R. J. (2007). Macroconidia Microsporum canis. Wikimedia Commons. Retrieved 15/09, 2014, from http://en.wikipedia.org/wiki/Microsporum#mediaviewer/File:Macroconidia_ Microsporum_canis.JPG Garrett, S. D. (1956). Biology of Root-Infecting Fungi. In B. Cooke (Ed.), Mycologia (Vol. 48, pp. 772-774): Mycological Society of America. Gassmann, A., & Kok, L. T. (2003). Slenderflower Thistle (Winged Slender or Seaside Thistle). In C. T. Bargeron, D. J. Moorhead, G. K. Douce, R. C. Reardon & A. E. Miller (Eds.), Biological Control of Invasive Plants in the Eastern United States (pp. 251-253). Morgantown, WV: USDA Forest Service - Forest Health Technology Enterprise Team. González, J. U. (2012). Sarcoscypha coccinea. Fichas Micológicas: Curso de Iniciación a la Micología. Retrieved 13/09, 2014, from http://www.fichasmicologicas.com/?micos=1&alf=S&art=103 Gray, L. (2002). RPD No. 406 - Powdery Mildew of Turfgrasses. Integrated Pest Management: Reports on Plant Diseases. Retrieved 14/09, 2014, from http://ipm.illinois.edu/diseases/series400/rpd406/ Grupo Virtuous. (2014). Reino Fungi. Só Biologia. Retrieved 26/08, 2014, from http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Reinos/biofungos.php Hagenlocher, M. (2005). Flaschenstäubling (Lycoperdon perlatum). Wikimedia Commons. Retrieved 13/09, 2014

180

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

Biologia dos Fungos – Listas Healy, R., Tiffany, L., Clark, L., Lewis, D., Witherow, M., Tyrrell, C., . . . Gardner, A. (2007). Gymnoconia nitens (Schwein.) F. Kern & Thurst. (Raspberry rust). Fungi of Iowa. from http://www.herbarium.iastate.edu/fungi/fungispecies.php?sp=Gymnoconia +nitens+(Schwein.)+F.+Kern+%26+Thurst. Hibbett, D. S. (2003). Agaricomycotina. Jelly Fungi, Yeasts, and Mushrooms. The Tree of Life Web Project. Retrieved 13/09, 2014, from http://tolweb.org/Agaricomycotina/20531 Holt, J. R. (2013). Phylum Ascomycota. Diversity of Life. Retrieved 28/08, 2014, from http://comenius.susqu.edu/biol/202/fungi/ascomycota/ascomycota.htm Horn, C. (2013). Water mold (phylum Oomycota). BIO 201: Botany Course Website - Fall 2013. Retrieved 02/09, 2014, from http://www.newberrycollege.net/chorn/bio201/Lect/FungiDiagram.htm Hudson, H. J. (1968). THE ECOLOGY OF FUNGI ON PLANT REMAINS ABOVE THE SOIL. New Phytologist, 67(4), 837-874. doi: 10.1111/j.14698137.1968.tb06399.x Jinks, J. L. (1952). Heterokaryosis: A System of Adaptation in Wild Fungi. Proceedings of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences, 140(898), 83-99. doi: 10.2307/82714 Kendrick, B. (2010a). Chap 4a: Phylum Dikaryomycota, Ascomycotina - asci, ascomata, anamorphs. Mycologue Publications. Retrieved 31/08, 2014, from http://www.mycolog.com/CHAP4a.htm Kendrick, B. (2010b). Chapter 4b: A Survey of Ascomycetous Holomorphs. Mycologue Publications. Retrieved 13/09, 2014, from http://www.mycolog.com/CHAP4a.htm Kronmiller, S., & Arndt, T. (2010). Article Images: pseudothecium. APS. from http://www.apsnet.org/edcenter/illglossary/Article%20Images/Forms/DispF orm.aspx?ID=643 Kronmiller, S., & Arndt, T. (2014). Article Images: coremium. APS. Retrieved 30/08, 2014, from http://www.apsnet.org/edcenter/illglossary/Article%20Images/Forms/DispF orm.aspx?ID=102 Kunkel, D. (2008). Ces microbes utiles. Musée Armand-Frappier - Centre d'Interprétation des Biosciences: Micro-Découvertes en Ligne. Retrieved 13/09, 2014, from http://www.museeafrappier.qc.ca/fr/index.php?pageid=3112&page=3112-microbes-utilesf#i3112_penicillium_roqueforti Laing, S. A. K., & Deacon, J. W. (1991). Video microscopical comparison of mycoparasitism by Pythium oligandrum, P. nunn and an unnamed Pythium species. Mycological Research, 95(4), 469-479. doi: http://dx.doi.org/10.1016/S0953-7562(09)80848-4 Launer, B. (2013). Nematode trapping fungi. MicrobeWiki. Retrieved 27/08, 2014, from https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Nematode_trapping_fungi Lepp, H. (2012). The mycelium. Information about Australia's Flora: Australian Fungi. Retrieved 25/08, 2014, from https://www.anbg.gov.au/fungi/mycelium.html Machado, G. (2011). Fungos. Retrieved from http://ruisoares65.pbworks.com/w/page/39802350/Gabriel

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

181

Biologia dos Fungos – Listas Maruthi, Y., A. (2014). Fungi. Environmental Microbiology. Retrieved 28/08, 2014, from http://www.gitam.edu/eresource/environmental/em_maruthi/fungi.htm McCabe, P. M., Gallagher, M. P., & Deacon, J. W. (1999). Microscopic observation of perfect hyphal fusion in Rhizoctonia solani. Mycological Research, 103(4), 487-490. doi: http://dx.doi.org/10.1017/S0953756298007291 McNeill, J., Barrie, F. R., Buck, W. R., Demoulin, V., Greuter, W., Hawksworth, D. L., . . . Turland, N. J. (2011). International Code of Nomenclature for Algae, Fungi, and Plants (Melbourne Code). Paper presented at the Eighteenth International Botanical Congress Melbourne, Melbourne. Molina, R. T. (2014). Hongos. Morfología Botánica para la Humanidade: Curso online de la Universidad de Extremadura. Retrieved 13/09, 2010, from http://www.plantasyhongos.es/hongos/hongos_morfologia.htm Nash. (2013). What are yeast? SGDWiki. Retrieved 24/08, 2014, from http://wiki.yeastgenome.org/index.php/What_are_yeast%3F NCS Pearson. (2014). Fungal Reproduction. Tutorvista.com. Retrieved 31/08, 2014, from http://www.tutorvista.com/content/biology/biology-iii/kingdomsliving-world/fungal-reproduction.php New Brunswick Museum. (2013a). Discussion of the Ascomycota. Natural History of the Fungi. Retrieved 13/09, 2014, from http://website.nbmmnb.ca/mycologywebpages/NaturalHistoryOfFungi/AscomycotaDiscussion .html New Brunswick Museum. (2013b). How moulds are classified. Natural History of the Fungi. Retrieved 31/08, 2014, from http://website.nbmmnb.ca/mycologywebpages/Moulds/Classification.html New Brunswick Museum. (2013c). The Oomycota. Natural History of the Fungi. Retrieved 02/09, 2014, from http://website.nbmmnb.ca/mycologywebpages/NaturalHistoryOfFungi/Oomycota.html Nieuwenhuis, B. P. S., Billiard, S., Vuilleumier, S., Petit, E., Hood, M. E., & Giraud, T. (2013). Evolution of uni- and bifactorial sexual compatibility systems in fungi. Heredity, 111(6), 445-455. doi: 10.1038/hdy.2013.67 Plant Science 4U. (2014). Structure of heteromerous thallus in lichen. Retrieved from http://www.plantscience4u.com/2014/07/structure-of-heteromerousthallus-in.html#.VBa-r0tYl4E Pontecorvo, G. (1956). The parasexual cycle in fungi. Annu Rev Microbiol, 10, 393400. doi: 10.1146/annurev.mi.10.100156.002141 Pozo, P. (2005). Pycnoporus sanguineus. Galapagos Species Checklist. Price, S. (2010a). Image: Erysiphe deistothecium tjv. Botany. Retrieved 13/09, 2014 Price, S. (2010b). Image: Mollisia dehnii apothecium tjv. Botany. Retrieved 13/09, 2014 Puigdomenech , G. (2012). Penicillium. Phialosphora. Rhyzopus. Retrieved from http://microbiologiayepidemiologia.blogspot.com/2012/06/penicilliumphialosphora-rhyzopus.html Pujari, S. (2014). The Internal Structure of Lichens (260 Words). Retrieved from http://www.yourarticlelibrary.com/lichens/the-internal-structure-of-lichens260-words/7174/ Reger, L. (2012). Mycorrhizae. MicrobeWiki. Retrieved 27/08, 2014, from https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Mycorrhizae

182

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

Biologia dos Fungos – Listas Rey, T., & Schornack, S. (2013). Interactions of beneficial and detrimental rootcolonizing filamentous microbes with plant hosts. Genome Biology, 14(6), 121. Roberts, K. (2014). Eukaryotes. Lecture and Laboratory Notes. Retrieved 30/08, 2014, from http://academic.pgcc.edu/~kroberts/web/eukary/eukary.htm Sala de Estudos Ursa Maior. (2011). Reino Fungi. Sala de Estudos Ursa Maior. Retrieved 27/08, 2014, from http://saladeestudosursamaior.webnode.com.br/materias/biologia/reinofungi/ Souza, H. (2011). Embriologia. Retrieved from http://biologiaassuntos.blogspot.com/2011/10/embriologia.html Srinivasan, G. (2006). Mushrooms - bottom up. Flickr. Retrieved 18/09, 2014, from https://www.flickr.com/photos/srinig/200177709/in/photolist2%E2%80%A64ade3y-aLEMmF-6TRNGZ-8BMfCN-8GopDa-HtiN73aZLmW-bniMJf-fEZH1J Szabo, L. J., & Bushnell, W. R. (2001). Hidden robbers: The role of fungal haustoria in parasitism of plants. Proceedings of the National Academy of Sciences, 98(14), 7654-7655. doi: 10.1073/pnas.151262398 Trenado, I. C., del Valle, A. M., Ojeda, M. I. M., Maña, M. M. P., & Castaño, D. S. (2009). Ejemplos de líquenes presentes em Extremadura. Líquenes. Retrieved 15/09, 2014, from http://mmpm.es/liquenes/galeria/central.html Tsuyuzaki, S. (2014). Mycology. Plant Ecology and Environmental Conservation. Retrieved 30/08, 2014, from http://hosho.ees.hokudai.ac.jp/~tsuyu/top/dct/mycology.html União Europeia. (2010). Chytridium confervae. Scholaris: Portal Wiedzi dla Nauczycieli. Retrieved 25/08, 2014, from http://www.scholaris.pl/zasob/68122 Vincelli, P. (2006). Cytology of Fungal Infection. The Plant Health Instructor. doi: 10.1094/PHI-I-2001-0618-01 Watt, B. (2012). Entomosporium fungus. Insect Images. Retrieved 30/08, 2014, from http://www.insectimages.org/browse/detail.cfm?imgnum=5459235 Watt, B., & Ahn, Y. Plant Disease Images - Pine – Sphaeropsis (Diplodia) Pathogen. UMaine Cooperative Extension: Insect Pests, Ticks and Plant Diseases. Retrieved 30/08, 2014, from http://extension.umaine.edu/ipm/ipddl/plant-disease-images/sphaeropsisdiplodia-of-pine-pathogen-images/ Webster, J., & Weber, R. (2007). Introductionto Fungi (3rd ed.). Cambridge: Cambridge University Press. Whisler, H. C., Zebold, S. L., & Shemanchuk, J. A. (1975). Life history of Coelomomyces psorophorae. Proc Natl Acad Sci U S A, 72(2), 693-696. 16.2 Lista de Tabelas Tabela 2.1. Grupos taxonómicos dos fungos e a composição química das paredes celulares. Adaptado de Deacon (2006). ...................................................... 13 Tabela 2.2 Principais constituintes da parede celular dos fungos....................... 13 Tabela 6.1 Comparações dos nomes que têm sido aplicados aos principais grupos de fungos e organismos semelhantes. ........................................................ 67

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Biologia dos Fungos – Listas Tabela 6.2 Categorias taxonómicas e terminações recomendadas para os fungos pelo Código Internacional para a Nomenclatura de Algas, Fungos e Plantas (Melbourne Code) (McNeill et al., 2011). ..................................................... 68 Tabela 7.1 Efeitos de diferentes constituições genéticas de um dicário. .......... 102 Tabela 7.2 Efeitos da composição do meio de crescimento a razão nuclear, numa colónia heterocariótica contendo núcleos do tipo A e B. Dados relativos de uma colónia de Penicillium cyclopium. ....................................................... 103 Tabela 8.1 Meios de cultura para fungos. ......................................................... 113 Tabela 11.1 Distribuição taxonómica de fungos produtores de antibióticos. ..... 134 Tabela 11.2 Antibióticos utilizados comercialmente contra fungos. .................. 135 16.3 Lista de Figuras Figura 1.1 As principais formas de crescimento dos fungos. ................................ 2 Figura 1.2 Queijos Roquefort (à esquerda) e Camembert (à direita). A coloração escura sobre a superfície de Camembert é resulta da presença do fungo Penicillium roqueforti. Fonte: Grupo Virtuous (2014). .................................... 5 Figura 2.1 Ultraestrutura da hifa. Legenda: AVC – aglomeração de vesículas aplicais; G – corpúsculo de Golgi; ER – retículo endoplasmático; N – núcleo; W – parede; P – hialoplasma; R – ribossomas; V – vacúolo; MT – microtúbulos; M – mitocôndria; S – septo; Wo – corpúsculo de Woronin; SP – obturador do septo; Chlam – clamidósporo; Gl – glicogénio; Aut – autólise; MW – parede melanizada; L – lípido. Adaptado de Deacon (2006). .............. 8 Figura 2.2 Hifa septada (A) e asseptada (B). Fonte: Campbell, Plescia, and Fillmore (2013). .............................................................................................. 9 Figura 2.3 Clamidósporos de Fusarium sp.. Fonte: Bueno (2006). ..................... 10 Figura 2.4 Morfologia externa (à esquerda) e interna (à direita) da levedura. Fonte: Souza (2011)................................................................................................ 11 Figura 2.5 Ciclo de vida de uma levedura. Fonte: Nash (2013). ......................... 12 Figura 2.6 A arquitetura da parede numa região “madura” (subapical) da hifa de Neurospora crassa. a – camada de glucanos amorfos (80 – 90 nm); b – retículo de glicoproteínas embebidas em proteínas; c – camada de proteínas mais ou menos discreta; d – microfibrilas de quitina embebidas em proteína; e – membrana plasmática. Fonte: Deacon (2006). ...................................... 14 Figura 2.7 Tipos de septos. Imagem de Barron (2008). ...................................... 16

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Biologia dos Fungos – Listas Figura 3.1 Estágios de desenvolvimento de uma colónia fúngica a partir de um esporo em germinação. Fonte: Lepp (2012). ............................................... 18 Figura 3.2 Imagens de um vídeo mostrando o processo de anastomose de duas hifas compatíveis de Rhizoctonia solani. O tempo (t) é representado em minutos depois do início da gravação. A hifa de cima parou de crescer no tempo t0 mas começou a produzir uma ramificação (indicada pelo sinal “>”) no tempo t6 em resposta do ápice que se aproxima. As extremidades das hifas encontram-se no tempo t14. A dissolução das paredes das extremidades e a fusão completa das hifas terminou no tempo t32. Fonte: McCabe, Gallagher, and Deacon (1999). ..................................................................................... 19 Figura 3.3 Diagramas mostrando a organização do crescimento da parede (em cima) e os possíveis componentes da parede celular (em baixo). G – complexo de Golgi; M – microtúbulos; V – vacúolos. .................................. 20 Figura 3.4 Diagrama representando o modelo steady-state do crescimento apical da hifa. ......................................................................................................... 23 Figura 3.5 Fases da germinação de um esporo de Aspergillus niger. Fonte: Deacon (2006). ............................................................................................ 25 Figura 3.6 Esquema representando a interacção entre o micoparasita Pythium oligandrum (P) e o hospedeiro Trichoderma aureoviride (T). Fonte: Laing and Deacon (1991). ............................................................................................ 27 Figura 3.7 Curva de crescimento de um organismo unicelular em cultura batch. ..................................................................................................................... 28 Figura 3.8 Biorreactores batch. Na sua essência, um biorreactor é um recipiente, de dimensão variável, onde são misturados o meio de cultura e o biocatalizador em condições óptimas de reacção. A temperatura e o pH são cuidadosamente regulados. Ar estéril, por vezes com oxigénio, é borbulhado no meio de reacção. Em qualquer altura do processo, podem ser retiradas amostras, para ensaios químicos e biológicos. De modo a evitar possíveis contaminações, procede-se à injecção de vapor de água através de todas as válvulas de admissão, o que as mantém esterilizadas. No fim do período de reacção, que pode variar de horas a dias, o reactor é esvaziado de modo que o produto (ou produtos) possa ser isolado e purificado. Imagem de Allbiom . ..................................................................................................................... 29

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Biologia dos Fungos – Listas Figura 4.1 Rhyzopus stolonifer a crescer no pão (à esquerda), com ampliação mostrando o estolho, rizoides e esporangióforos (no meio). À direita, um quitrídio (Chytridium confervae) exibindo rizoides. Observe-se o estolho. Adaptado de Encyclopædia Britannica (2013) e União Europeia (2010). .... 32 Figura 4.2 À esquerda, apressório de Phytophthora sp. e hifopódio de uma micorriza arbuscular. Existem outras estruturas, tais como haustórios e arbúsculos, que aumentam a superfície de contacto entre os fungos e os respectivos hospedeiros. À direita, conídios de Pyricularia oryzae com tubos de germinação e apressórios. Imagem à esquerda de Rey and Schornack (2013) e à direita de R. J. Howard, obtida através de Vincelli (2006). ......... 33 Figura 4.3 Invasão de uma folha por um fungo que forma haustórios. Fonte: Grupo Virtuous (2014)............................................................................................. 34 Figura 4.4 Complexo haustorial. Para passar do hospedeiro para o fungo, os nutrientes devem atravessar a membrana extrahaustorial, a matriz extrahaustorial, a parede haustorial e a membrana plasmática do haustório. Fonte: Szabo and Bushnell (2001). .............................................................. 34 Figura 4.5 À direita, microfotografia de um nemátodo preso em armadilha com o formato de anéis. À esquerda fotos mostrando o processo de constrição de um anel de hifa e um nemátodo preso pelo anel. Imagens obtidas através de Launer (2013)............................................................................................... 35 Figura 4.6 Modelo de cordões micelianos debaixo de um grupo de cogumelos (à esquerda) e microfotografia mostrando o corte transversal de um cordão miceliano (à direita). Observem-se as hifas condutoras (largas e ocas) cercadas por inúmeras fibrilares. Retirado de AMA e Frances M. Fox (1987). ..................................................................................................................... 36 Figura 4.7 Rizomorfo. Fonte: Deacon (2006). ..................................................... 38 Figura 4.8 Plectênquimas. A - pseudoparênquima; b - prosênquima. Imagem de Maruthi (2014). ............................................................................................. 40 Figura 4.9 Estroma de ergot (Claviceps purpúrea). Na periferia do “chapéu”, observam-se peritécios, onde se localizam os ascos que albergam os seus esporos. Imagem tirada de Holt (2013). ....................................................... 41 Figura 4.10 Esclerócios maduros de Paxillus involutus (em cima, à esquerda), Cenococcum geophilum (em cima, à direita; aberto) e Sclerotium hydrophilum (em baixo; corte transversal). Na foto de baixo, note-se a casca, o córtex 186

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Biologia dos Fungos – Listas (massa densa de células) e a medula (mais dispersa). As imagens de cima são de F. M. Fox (1986) e a de baixo de New Brunswick Museum (2013c).43 Figura 5.1 Esporóforo de Rhizopus. ................................................................... 45 Figura 5.2 Esporóforos simples e os tipos de esporos relacionados. Os conidióforos são característicos de fungos que produzem conídios. Os esporangióforos são característicos dos que produzem esporangiósporos. 45 Figura 5.3 Esporóforos compostos. .................................................................... 46 Figura 5.4 Esporângio de Rhizopus stolonifer (polisporulado) e merosporângio de Thamnidium elegans. Imagens de Roberts (2014) e Barron (2013). ........... 50 Figura 5.5 Tipos de zoósporos encontrados em fungos (despreze-se a escala). A seta indica a direcção do movimento do zoósporo. (a) Zoóporo de um flagelo posterior (opisthokont) encontrado em muitos Chytridiomycota; (b) flagelo com vários flagelos (até 16) posteriores, de alguns Chytridiomycota anaeróbicos que habitam no rúmen (Neocallimastigales); (c) zoósporo com flagelos

diferentes

(anisokont),

característicos

de

Myxomycota

e

Plasmodiophoromycota; (d) zoósporo com um flagelo anterior apresentando um

flagelo

(axonema)

revestido

de

mastigonemas,

típicos

de

Hyphochytridiomycota; (e, f) zoósporos biflagelados com flagelos heterokont, um simples e outro revestido, encontrados em grupos diferentes de Oomycota. Fonte: Webster and Weber (2007). ........................................... 51 Figura 5.6 Esporângios e o processo de dispersão dos esporos de Rhizopus. Quando o esporângio amadurece, a columela colapsa-se e os esporos dispersam-se. Imagem de Puigdomenech (2012). ...................................... 52 Figura 5.7 Corpos de frutificação assexuados de fungos conidiogénicos: corémios (em cima, à direita), picnídio (em cima, à esquerda) acérvulo (em baixo). Imagens de Kronmiller and Arndt (2014), Watt and Ahn e Watt (2012). ...... 53 Figura 5.8 Alguns exemplos de conidióforos, células conidiogênicas e conídios. A. Acarocybellina arengae – aspecto geral do conidióforo com células conidiogênicas e conídios. B. Coleodictyospora micronesiaca – conídios envoltos em camada mucilaginosa. C-E. Corynesporopsis inaequiseptata. C. Ápice do conidióforo com célula conidiogênica e conídio. D. Conídio. E. Conídios em cadeia. F-H. Corynesporopsis isabelicae. F. Ápice do conidióforo com célula conidiogênica e conídio. G-H. Conídios. I-J. Gliomastix luzulae. I. Conidióforo rugoso com célula conidiogênica e conídios. J. Conídios em Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

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Biologia dos Fungos – Listas cadeia. K. Helicoma dennisii – conidióforo com células conidiogênicas e conídios. L-N. Helicoma viridis. L. Conidióforos com células conidiogênicas. M. Conídio. N. Esclerócio pedicelado. O-P. Helminthosporium palmigenum. O. Conídios em cadeia. P. Aspecto geral do conidióforo com células conidiogênicas e conídios. Q-R. Physalidiella elegans. Q. Conídio com células laterais sub-hialinas. R. Aspecto geral do conidióforo com células conidiogênicas e conídios. S-T. Repetophragma moniliforme. S. Aspecto geral do conidióforo com células conidiogênicas e conídio. T. Conídio constrito nos septos. U. Spadicoides macrocontinua – aspecto geral do conidióforo com células conidiogênicas e conídios. Barras = 50 μm (A); 20 μm (B, D, E, G, P); 10 μm (C, F, H, I, J, K, L, M, N, O, Q, R, S, T, U). Fotos de de Castro, Gutiérrez, and Sotão (2012). ........................................................... 54 Figura 5.9 Conidiogénese holotálica. Imagem de New Brunswick Museum (2013b). ........................................................................................................ 55 Figura 5.10 Conidiogénese enterotálica. Imagem de New Brunswick Museum (2013b). ........................................................................................................ 55 Figura 5.11 Conidiogénese holoblástica. Imagem de New Brunswick Museum (2013b). ........................................................................................................ 56 Figura 5.12 Conidiogénese enteroblástica. Imagem de New Brunswick Museum (2013b). ........................................................................................................ 56 Figura 5.13 Conidiogénese blástica a partir de uma fiálide (à esquerda). Microfotografia do ápice de uma fiálide de Denrostibella (à direita). Note-se um conídio maduro em cima. Imagens de Kendrick (2010a). ...................... 57 Figura 5.14 Formação de uma cadeia basípeta de conídios de Scopulariopsis brevicaulis. Imagem de Kendrick (2010a). ................................................... 58 Figura 5.15 Crescimento de conídios num arranjo simpodial. Imagens de Kendrick (2010a). ........................................................................................................ 59 Figura 5.16 Conjugação planogamética. Adaptado de NCS Pearson (2014). .... 61 Figura 5.17 Contacto gametangial. Adaptado de NCS Pearson (2014). ............. 62 Figura 5.18 Fusão gametangial de Zygomycota (A) e Chytridiomycota (B). Adaptado de NCS Pearson (2014)............................................................... 63 Figura 5.19 Espermatização. Adaptado de NCS Pearson (2014). ...................... 64 Figura 5.20 Somatogamia. Adaptado de NCS Pearson (2014). .......................... 64

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Biologia dos Fungos – Listas Figura 5.21 Ciclos de vida dos fungos. Cada círculo representa um ciclo de vida e deve ser lido no sentido de relógio. M – meiose; linha simples – fase haploide; linha dupla – fase dicariótica; linha grossa – fase diploide. Fonte: Tsuyuzaki (2014). ......................................................................................................... 66 Figura 6.1 Ciclo de vida de Dictyostelium discoideum. Imagem adaptada de BOS (2014). ......................................................................................................... 70 Figura 6.2 Ciclo de vida de um Acrasiomycota. Adaptação da imagem de BOS (2014). ......................................................................................................... 71 Figura 6.3 Ciclo de vida de Plasmodiophora brassicae. Fonte: BOS (2014). ..... 73 Figura 6.4 Fotografia (à esquerda) e desenho (direita) mostrando zoosporângios de Oomycota. 1 – zoosporângio imaturo; 2 – em maturação (divisões mitóticas); 3 – maduro; 4 - zoósporos. Imagens de New Brunswick Museum (2013c) e Horn (2013). ................................................................................ 74 Figura 6.5 Ciclo de vida de Saprolegnia sp.. Fonte: BOS (2014)........................ 75 Figura 6.6 Ciclo de vida de Allomyces sp.. Imagem de BOS (2014)................... 79 Figura 6.7. Ciclo de vida dos Zygomycota (Mucor sp.). Adaptação da imagem de BOS (2014). ................................................................................................. 81 Figura 6.8 Ciclo de vida de um Ascomycota típico. Adaptado de BOS (2014). .. 84 Figura 6.9 Células leveduriformes de um Hemiascomycetes: Endomycetales (à esquerda) e Taphrinales (à direita). Fontes: Molina (2014) e Kendrick (2010b). ..................................................................................................................... 85 Figura 6.10 Cleistotécio de Erysiphe graminis. Fonte: Price (2010a). ................ 86 Figura 6.11 O peritécio é característico dos Pyrenomycetes. Fonte: New Brunswick Museum (2013a). ....................................................................... 86 Figura 6.12 Imagem de Sarcoscypha coccinea como exemplo de Discomycetes (à esquerda). Note-se o formato de cálice do seu ascocarpo, descrito como apotécio. No corte transversal de um apotécio (à direita) verifica-se o himénio na superfície apical (daí o nome “apotécio”). Fontes: González (2012) e Price (2010b). ....................................................................................................... 87 Figura 6.13 Pseudotécio de Ventura inaequalis. Diferentemente do peritécio, o pseudotécio possui ascos bitunicados, sem verdadeiras paráfises, não existindo, neste caso, um himénio. Fonte: Kronmiller and Arndt (2010). ..... 88 Figura 6.14 Ciclo de vida dos Basidiomycota. Imagem de BOS (2014). ............. 89

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Biologia dos Fungos – Listas Figura 6.15 Uredósporos de Puccinia carduorum (esquerda) e ecidiósporos de P. graminis (direita). Fontes: Gassmann and Kok (2003) e Furnari et al. (2013). ..................................................................................................................... 90 Figura 6.16. Formação de um basídio. Imagem de Sala de Estudos Ursa Maior (2011)........................................................................................................... 91 Figura 6.17 Os cogumelos são típicos da subclasse Agaricales. Imagem de Biopix (2003)........................................................................................................... 92 Figura 6.18 Orelhas-de-pau. Fonte: Pozo (2005). ............................................... 93 Figura 6.19 Phlogiotis (Tremiscus) helvelloides (Auriculariales). Fonte: Hibbett (2003)........................................................................................................... 93 Figura 6.20 Basidiocarpos da classe dos gasteromycetes: puffball (à esquerda) e stinky horn (à direita). Fontes: Hagenlocher (2005) e Clyne (2009). ............ 94 Figura 6.21 Danos causados por uma fuligem (Ustilago tritici) em trigo e cevada (esquerda) e por ferrugem (Gymnoconia nitens) em amoreira (direita). Fontes: Clemson University - USDA Cooperative Extension Slide Series (2002) e Healy et al. (2007). ....................................................................................... 94 Figura 6.22 Conidióforos de Aspergillus (esquerda) e Penicillium (direita). Fontes: Datta (2013) e Kunkel (2008). ...................................................................... 96 Figura 7.1 Sistema de compatibilidade bipolar. Imagem de Nieuwenhuis et al. (2013)........................................................................................................... 99 Figura 7.2 Sistema de compatibilidade tetrapolar. Imagem de Nieuwenhuis et al. (2013)......................................................................................................... 100 Figura 7.3 Reversão do processo de heterocariose. Imagem de Deacon (2006). ................................................................................................................... 104 Figura 7.4 Esquema mostrando como a parassexualidade pode ocorrer. ........ 106 Figura 8.1 DDT e compostos relacionados. Metoxicloro, X=OCH3, Y=CCl3; DDT, X=Cl, Y=CCl3. ............................................................................................ 113 Figura 9.1 Diagrama ilustrando as principais vias produtora de energia e os produtos sintetizados a partir dos seus intermediários. ............................. 118 Figura 9.2 Manitol (à esquerda), trealose (no meio) e arabitol (à direita). ......... 121 Figura 9.3 O ácido 6-aminopenicilaníco (à esquerda) resulta da combinação de cisteína (no meio) e valina (à direita). ........................................................ 123 Figura 9.4 Ampicilina (à esquerda) e carbenicilina (à direita). ........................... 124

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Biologia dos Fungos – Listas Figura 9.5 Estrutura de algumas aflatoxinas mais comuns. B 1, G1 e M1 possuem ligações duplas na posição *; B2, G2 e M2 não as possuem. M1 e M2 são produtos da hidroxilação de B1 e B2; B2a deriva de B1 por tratamento ácido. A toxicidade aparentemente reside na presença da dupla ligação em *, que permite a formação do epóxido. ................................................................ 125 Figura 10.1 Variação da temperatura do substrato durante a compostagem da palha utilizando-se fungos. Baseado no trabalho de Hudson (1968). ........ 131 Figura 11.1 Interferência hífica por basidiomycota. Hifas de Heterobasidion annosum tomaram o corante neutro vermelho graças a danos membranares em regiões onde se cruzaram com hifas de Phlebiopsis gigantea. Note-se a localização

do

dano

nos

compartimentos

híficos

contactados

do

Heterobasidion. Fonte: Deacon (2006). ..................................................... 138 Figura 11.2 Hifas de Trichoderma viride envolvendo o fitopatógeno Rhizoctonia solani. Fonte: Chet, Viterbo, and Brotman (2006)...................................... 139 Figura 12.1 Diagrama do míldeo pulverulento Erysiphe graminis. O fungo encontra-se na superfície de uma folha, excepto as suas estruturas de alimentação (haustórios), que invadem as células epidérmicas. Fonte: Gray (2002). ....................................................................................................... 144 Figura 12.2 Ácido alternárico. ........................................................................... 150 Figura 13.1 Comparação entre as estruturas de endomicorrizas e micorrizas arbusculares. Adaptado de Reger (2012). ................................................. 152 Figura 13.2 Ectomicorriza formada por Boletus sp. e raízes do pinheiro. Fonte: Grupo Virtuous (2014). .............................................................................. 153 Figura 13.3 Corte de uma raiz apresentando ectomicorrizas. Observe-se o manto e a rede de Hartig. Imagem de Machado (2011). ...................................... 154 Figura 14.1 Tipos de líquenes. Crustoso (à esquerda), folioso (no meio) e fruticuloso (à direita). Imagens de Trenado, del Valle, Ojeda, Maña, and Castaño (2009). ......................................................................................... 161 Figura 14.2 Estrutura de um líquen homeómero. Imagem de Pujari (2014). .... 162 Figura 14.3 Estrutura de um líquen heterómero. Imagem de Plant Science 4U (2014). ....................................................................................................... 162 Figura 15.1 Da esquerda para a direita, macroconídios de Trichophyton, Epidermophyton e Microsporum. Fontes: CDC and Ajello (2006b), CDC and Ajello (2006a) e Galindo (2007). ................................................................ 169 Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

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Biologia dos Fungos – Listas Figura 15.2 Ciclo de vida de C. Psorophorae. O zigoto (A) infecta a larva do mosquito (B) o que resulta no desenvolvimento de hifas, micélios e, por fim, esporângios de parede resistente. Sob condições apropriadas, estes esporângios (C) libertam zoósporos da estirpe reprodutora oposta (D) que infecta o outro hospedeiro, um copépode (E). Cada zoósporo desenvolve-se num talo e, eventualmente, gametângio. Gâmetas de duas estirpes reprodutivas (F) fundem-se dentro ou fora do copépode formando o zigoto que infecta mosquitos. Fonte: Whisler, Zebold, and Shemanchuk (1975). 177

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Biologia dos Fungos – Apêndice Capítulo 17 Apêndice 17.1 Fichas de Aulas de Microscopia

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Biologia dos Fungos – Apêndice 17.2 Protocolos de Aulas Laboratoriais 17.2.1 Isolamento de Fungos da Superfície Foliar (Método das Lavagens Sucessivas – Indirecto) 17.2.1.1

Material



Lamparinas;



Álcool;



Tesoura;



Duas provetas de 50 ml;



200 ml de água destilada;



Dois frascos Erlenmeyers de 100 ml;



Dois tubos de ensaio de 50 ml;



Quatro caixas de Petri;



Cinco pipetas de 1ml;



Quatro tubos de ensaio com 15 ml de meio Rose Bengal fundido (50 oC);



Duas caixas de Petri com meio Rose Bengal;



Duas pinças.

Notas: 

Todo o material deve estar esterilizado;



O meio Rose Bengal é preparado com 5 g de peptona, 10g de dextrose, 1g de fosfato de potássio (K2HPO4), 0,5 g de sulfato de magnésio (MgSO4), 0,05 g de Rose Bengal, 15 g de ágar e 100 ml de água destilada.

17.2.1.2

Método

1. Com uma tesoura previamente esterilizada por imersão em álcool e flamejamento, cortar uma folha de planta em quadrados de 1 cm de lado. Colocar num frasco Erlenmeyer esterilizado; 2. Medir 20 ml de água destilada esterilizada com uma proveta esterilizada. Adicionar ao material vegetal; 3. Agite o Erlenmeyer durante 10 minutos;

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Biologia dos Fungos – Apêndice 4. No fim desse período, passar a primeira água de lavagem para um tubo de ensaio estéril, guardar e etiquetar. Efectuar essa passagem na proximidade da lamparina; 5. Repetir os pontos 2, 3 e 4 utilizando 40 ml de água; 6. De cada água de lavagem obtida, retirar 1 ml com uma pipeta esterilizada e colocar no fungo da caixa de Petri (dois por cada água de lavagem). Etiquetar cada uma das caixas; 7. Adicionar a cada caixa de Petri aproximadamente 15 ml de meio Rose Bengal, previamente fundido e mantido a 50 oC. Rodar as caixas de modo que o inóculo fique distribuído homogeneamente no meio de cultura; 8. Deixe as caixas incubar, em posição invertida, à temperatura ambiente até a próxima sessão. Nota: Alternativamente, coloque directamente um quadrado de material vegetal na superfície do meio Rose Bengal contido em placa de Petri. 17.2.2 Isolamento de Fungos Presentes no Ar 17.2.2.1

Material

Duas caixas de Petri com meio Rose Bengal. 17.2.2.2

Método

Abra a caixa de Petri no exterior do edifício, expondo o meio de cultura ao ar. 17.2.3 Isolamento de Fungos a partir de Alimentos Contaminados 17.2.3.1

Material



Alimento contaminado (queijo);



Duas caixas de Petri com meio Rose Bengal;



Duas ansas de repicagem.

17.2.3.2

Método

Retire, com a ajuda de uma ansa de repicagem, o material fúngico da superfície contaminada do alimento (queijo) e inocule o meio de cultura contido em caixa de Petri.

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Biologia dos Fungos – Apêndice 17.2.4 Isolamento de Fungos do Solo 17.2.4.1

Material



Amostras de solo;



Quatro caixas de Petri esterilizadas;



Uma espátula;



Dois tubos de ensaio com 5 ml de água destilada esterilizada;



Duas ansas de inoculação;



Quatro tubos de ensaio com 15 ml de meio Rose Bengal fundido (50 oC);



Quatro caixas de Petri com meio Rose Bengal.

17.2.4.2

Métodos

Primeiro – Inoculação por Incorporação 1. No fungo de duas caixas de Petri, coloque uma amostra de solo e distribua-a o mais uniformemente possível; 2. Deite o meio fundido e conservado a 50 oC nas caixas de Petri e, rodando as caixas, homogeneize a suspensão de partículas de solo, antes de o meio se solidificar; 3. Alternativamente, adicione a amostra de solo a dois tubos contendo o meio fundido, homogeneize rapidamente e verta a mistura em duas caixas de Petri esterilizadas; 4. Deixe as caixas a incubar à temperatura ambiente, invertidas e devidamente identificadas. Segundo – Inoculação por Estrias 1. Preparar uma suspensão de solo, adicionando 100 mg de solo a 5 ml de água destilada estéril; 2. Com uma ansa esterilizada proceda ao riscado (duas caixas); 3. Deixe as caixas a incubar à temperatura ambiente, em posição invertida e devidamente identificadas Terceiro – Inoculação à Superfície 1. Com auxílio de uma espátula, polvilhe a superfície do meio de cultura (em placa) com uma amostra de solo (duas caixas);

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Biologia dos Fungos – Apêndice 2. Incube as caixas à temperatura ambiente, em posição invertida e devidamente identificadas. 17.2.5 Identificação dos Fungos Isolados 17.2.5.1

Material



Pinças;



Álcool;



Algodão;



Lamparinas;



Ansas e agulhas de inoculação;



Água glicerinada a 20% de inoculação;



Caixas de Petri;



Lâminas e lamelas;



Papel de filtro;



Caixas de Petri com meio PDA;



Pipetas de 1 ml estéreis;



Lactofenol (simples e com azul de algodão).

Notas: 

O lactofenol é preparado com 10 g de fenol cristalino, 10 g de ácido láctico, 20 g de glicerol e 10 ml de água destilada. Aquece-se o fenol com água até à dissolução e adicionam-se os restantes constituintes (índice de refracção = 1,45);



O lactofenol com azul de algodão requer 100 ml de lactofenol e 0,05 g de azul de algodão.

17.2.5.2

Métodos

A – Preparação de Microculturas pelo Método RIDDEL 1. Esterilizar uma caixa de Petri com o fundo coberto de papel de filtro e contendo uma vareta de vidro dobrada em U, sobre a qual se colocou uma lâmina e lamela; 2. De uma placa do meio de cultura adequado (com espessura não superior a 2 – 3 mm), cortar assepticamente um quadrado do meio com cerca de 1 cm de lado e colocá-lo no centro da lâmina;

214

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Biologia dos Fungos – Apêndice 3. Inocular o centro de cada lado do quadrado de meio com o organismo em estudo, colocar a lamela na superfície do meio (com ajuda de uma pinça esterilizada por flamejamento) e humedecer o meio usando o papel de filtro com água glicerinada a 20%, esterilizada, em quantidade suficiente para garantir uma atmosfera húmida; 4. Incubar até ao desenvolvimento das estruturas reprodutoras. B – Execução de Preparações Extemporâneas 1. Depois do crescimento, para observar as microculturas preparadas pelo método de Riddel, retirar cuidadosamente do quadrado de ágar a lamela e depositá-la sobre uma gota do meio de montagem, com ou sem corante, colocada noutra lâmina, verificando que o lado da lamela contendo o micélio é o que contacta com o líquido de montagem. Seguidamente, retirar com cuidado o quadrado de ágar para o recipiente de produtos contaminados, colocar sobre a lâmina uma gota do meio de montagem e sobre esta uma lamela limpa. Deste modo, obtêm-se duas preparações que em princípio permitirão observar intactas e nas suas relativas, as estruturas reprodutoras dos fungos; 2. Para observar as estruturas vegetativas e reprodutoras em fungos filamentosos, podem-se executar preparações extemporâneas de acordo com as seguintes técnicas: a. Com uma agulha esterilizada, retirar um pequeno fragmento da porção aérea da colónia em meio sólido para uma lâmina limpa. Adicionar uma ou duas gotas do meio de montagem (preferencialmente lactofenol), separar e distender as hifas com o auxílio de agulhas de inoculação e colocar uma lamela, evitando a formação de bolhas de ar; b. Alternativamente pode-se transferir um fragmento da colónia contendo agar (tão delgado quanto possível) para uma gota de lactofenol depositada numa lâmina. Colocar uma lamela e aquecer, à chama, suavemente até fundir o ágar, não deixando ferver o lactofenol; As técnicas acima não permitem a obtenção de preparações em que se conserve a integridade e o arranjo espacial das estruturas reprodutoras. Uma

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215

Biologia dos Fungos – Apêndice técnica simples descrita por Butler and Mann (1959) e que permite remover porções das colónias sem grande alteração, consiste em cortar um pedaço de fita adesiva de celulose (8 cm de comprimento e 1 – 5 cm de largura), pressioná-la levemente sobre a colónia e fazê-la aderir à lâmina, quer directamente, quer sobre uma gota do meio de montagem. Para retirar o ar, pode-se humedecer previamente com álcool, evitando-se molhar as extremidades (caso contrário, a fita não adere à lâmina) o sucesso desta técnica depende da pressão exercida sobre a colónia. Para evitar a formação de bolhas de ar, que são normalmente um factor de insucesso numa preparação, pode-se aquecer levemente a preparação antes de colocar a lamela ou, alternativamente, colocar o espécime numa gota de etanol sobre a lâmina, aguardar até à evaporação da maior parte, adicionar o lactofenol e aplicar a lamela. 17.2.5.3

Procedimento

Faça uma preparação extemporânea de cada cultura, de acordo com as técnicas descritas observe-as e elabore os esquemas que julgar convenientes das estruturas vegetativas e reprodutoras, legendando-os. Observe também as microculturas preparadas pelo método de Riddel. Com a ajuda da chave apresentada à seguir, tente identificar os organismos observados.

216

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

Biologia dos Fungos – Apêndice 17.3 Chave para a Identificação dos Fungos 17.3.1 Chave para as Classes dos Fungos mais Vulgares 1.

Agonomycetes (Mycelia

Unicamente com produção de micélio

sterilia) 1’. Com produção de esporos

2

2.

3

Esporos em receptáculos fechados

2’. Esporos não contidos em receptáculos

Hyphomycetes e alguns Coelomycetes (Melanconiales: Pestlotia sp. e outros)

3.

Esporos

em

esporângios,

micélio

Zygomycota

normalmente de hifas grossas e não septadas (excepto na separação de porções velhas ou de estruturas reprodutivas) 3’. Esporos não contidos em esporângios,

4

micélio septado 4

Esporos em ascos (geralmente em grupos

Ascomycota

de 8) produzidos livremente no micélio ou encerrados em corpos frutíferos 4’. Esporos produzidos em grande número a

Coelomycetes

partir dos conídiosporos, em receptáculos

(Sphaeropsidales)

globosos ou com forma de frasco

17.3.2 Chave para as Ordens de Classe Zygomycetes 1.

Esporos assexuais encerrados em esporângio

Mucorales

1’. Esporos assexuais semelhantes a conídios, libertados Entomophthorales violentamente quando maduros

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

217

Biologia dos Fungos – Apêndice 17.3.3 Chave para os Géneros da Ordem Mucorales 1.

Esporângios tubulares, dispostos radialmente à volta de Syncephalastrum uma dilatação vesicular

1’. Esporângio globoso (redondo), ou quase globoso 2.

2 Thamnidium

Esporângios com muitos esporos e esporangíolos com poucos esporos, ocorrendo simultaneamente

2’. Unicamente com produção de esporângios 3.

3 Phycomyces

Esporangióforos rígidos, escuros, com aparência metálica

3’. Esporangióforos sem estas características

4

4

5

Rizoides e estolhos presentes

4’. Rizoides e estolhos ausentes 5.

6 Rhyzopus

Esporângio grande, globoso; esporangióforos crescendo a partir do ponto de formação dos rizoides

5’. Esporângios

pequenos,

piriformes;

Absidia

esporangióforos

principalmente como ramificações dos estolhos 6.

Zygorhynchus

Homotálico, zigósporos com os suspensores muito desiguais

6’. Homotálico ou heterotálico; zigósporos quando presentes

Mucor

com suspensores aproximadamente iguais

17.3.4 Chave para a Identificação de Classes de Ascomycota 1.

Ascocarpos e hifas ascogénicas ausentes; soma

Hemiascomycetes

miceliano ou leveduriforme 1’. Ascocarpos e hifas ascogénicas presentes; soma

2

miceliano 2.

Ascos bitunicados, o ascocarpo é um ascostroma

Loculoascomycetes

2’. Ascos tipicamente unitunicados, se bitunicados o

3

ascocarpo é um apotécio 3.

Ascos evanescentes, dentro de um ascocarpo ástomo

Pletomycetes

(sem ostíolo) que é tipicamente um cleistotécio; ascósporos sem septos

218

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

Biologia dos Fungos – Apêndice 3’. Ascos

dispostos

regularmente

dentro

de

um

4

ascocarpo, como uma camada basal ou periférica 4

Parasitas de artrópodes

Laboulbeniomycetes

4’. Não exoparasitas de artrópodes 5.

5

Ascocarpo sendo um peritécio com ostíolo e ascos

Pyrenomycetes

inoperculados com um poro ou uma ranhura apical 5’. Ascocarpo sendo um apotécio modificado com ambos

Discomycetes

tipos de ascos, inoperculados e operculados

17.3.5 Chave para as Classes de Deuteromycota 1.

Células gemulantes (leveduras ou leveduriformes) com ou sem

pseudomicélio

característico,

micélio

Blastomycetes

verdadeiro

ausente ou mal desenvolvido 1’. Micélio bem desenvolvido, células vegetativas gemulantes

2

ausentes 2.

Micélio estéril ou produzindo esporos directamente em Hyphomycetes ramificações especiais (conidióforos) as quais podem agregar-se de modo variável, mas não em picnídios

2’. Esporos em picnídios ou acérvulos

Coelomycetes

17.3.6 Chave para os Coelomycetes 1.

Com picnídios

Sphaeropsidales

1’.

Com acérvulos

Melauconidales

17.3.7 Chaves para os Géneros mais Vulgares dos Hyphomycetes Géneros com dictiósporos (simultaneamente com septos transversais e longitudinais; são frequentemente encontradas apenas espécies de esporos escuros). 1.

Conídios em cadeia, comum no rostro apical

1’. Conídios

produzidos

individualmente

Alternaria 2

(isolados)

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

219

Biologia dos Fungos – Apêndice 2.

Stemphylium e

Verdadeiros dictiósporos

Ulocladium 2’. Corpos

multisseptados,

Papulospora

ligeiramente

pigmentados, falsos conídios

Géneros com fragmósporos (com septos transversais) 1.

Conídios hialinos com célula basal diferenciada,

Fusarium

agregados em massas mucilaginosas 1’.

Conídios pigmentados, escuros

2.

Células centrais do conídio mais dilatadas e

2 Curvularia

escuras do que as restantes 2’.

Helminthosporium

Conídios direitos (retos) com falsos septos

2”. Conídios fusiformes com apêndices apicais,

Pestalotia

células centrais mais escuras

Géneros com didimósporos (com septo). 1.

Conídios hialinos, colónias cor-de-rosa

Trichothecium roseum

Com fiálides 1.

Células conidiogénicas alongando-se no

ápice

em

estrutura

2

anelada

formando grupos penicilados 1’.

Células

conidiogénicas

sendo

3

verdadeiras fiálides 2.

Hialinas

Scopulariopsis

2’.

Escuras

Doratomyces

3.

Hialinas

4

3’.

Escuras

11

220

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

Biologia dos Fungos – Apêndice 4

Conídios

agregados

em

massas

5

mucilaginosas 4’.

Conídios secos e em cadeias

9

5.

Estruturas conidiogénicas simples

6

5’.

Estruturas conidiogénicas complexas

8

com um conidióforo distinto 6.

Conídios, na sua maioria produzidos

Aureobasidium

directamente no micélio 6’.

Conídios

produzidos

em

fiálides

7

distintas e isoladas Acremonium

7.

Conídios incolores (ou de cor clara)

7’.

Conídios escuros, micélio de cor clara

Gliomastrix

8.

Aparelho conidial de complexidade

Gliocladium

mista, desde verticilado a penicilado, conídios jovens por vezes em cadeia 8’.

Aparelho conidial irregular, conídios

Trichoderma

geralmente verdes 8”.

Aparelho

conidial

regularmente

Verticillium

verticilado, conídios nunca de cor verde

9

Conidióforos com origem em células

Aspergillus

basais especializadas e terminando numa vesícula 9’.

Conidióforos sem células basais ou vesículas,

sustentando

10

estruturas

peniciladas 10.

Células conidiogénicas alongando-se

Scopulariopsis

na extremidade, não são verdadeiras fiálides,

conídios

distintamente

truncados na base

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221

Biologia dos Fungos – Apêndice 10’.

Fiálides com extremidade longa e

Paecilomyces

adelgaçada, nunca verdes 10”.

Fiálides mais grossas com extremidade

Memnoniela

arredondada, conídios normalmente escuros 10’”. Fiálides com colo curto, conídios

Penicillium

normalmente verdes

11.

Conídios em cadeias secas

11’.

Conídios

agregados

12

em

massa

14

mucilaginosa 12.

Células conidiogénicas alongando-se

12’.

Células conidiogénicas, verdadeiras

Doratomyces

13

fiálides 13.

Nemnoniella (ou

Fiálides num verticilo apical

Stachybotrys, se envolvidas em mucilagem) 13’.

Fiálides

isoladas

e

alongadas,

Wallemia

produzindo endogenamente conídios hialinos

que

se

basipetalmente

tornam e

septados

que

se

vão

fragmentando 14.

Conídios produzidos directamente na

Aureobasidium

superfície da hifa ou em dilatações de hifa 14’.

Conídios

produzidos

por

fiálides

15

produzidas

Gliomastix

distintas 15.

Fiálides

hialinas

isoladamente sobre cordas rastejantes de hifas, conídios pretos

222

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

Biologia dos Fungos – Apêndice 15’.

Phialophora

Hifas escuras, conidióforos escuros e frequentemente ramificados, conídios hialinos e castanhos-claros

15”.

Stachybotrys

Fiálides num verticilo apical, com extremidades, arredondadas, conídios pretos em massas mucilaginosas

17.3.8 Géneros Amerósporos Sem fiálides 1.

Conídios

e

micélio

hialino

(levemente

2

coloridos ou pigmentados) 1’.

Conídios ou micélio pigmentado de escuro

11

2.

Conídios formando massas mucilaginosas

3

2’.

Conídios secos

4

3.

Conídios

produzidos

directamente

na

Aureobasidium

superfície da hifa conidiogénica e como clamidósporos 3’.

Conídios produzidos por fragmentação da

Geotrichum

hifa, colónias semelhantes às das leveduras 4

Conídios produzidos individualmente

5

4’.

Conídios produzidos em cadeia

7

5.

Conídios produzidos em pedúnculos estreitos

6

5’.

Conídios

produzidos

em

células

Humicola

conidiogénicas hialinas, largas e curtas, hialinas enquanto jovens, mas tornando-se escuras 6.

Conídios

produzidos

em

grupos

sobre

Sporothrix

pequenos pontos de superfície da célula conidiogénica 6’.

Conídios produzidos em pedúnculos na

Botrytis

superfície das extremidades dilatadas de ramos especializados dos conidióforos em

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

223

Biologia dos Fungos – Apêndice cachos semelhantes das uvas, conidióforos em cachos semelhantes aos das uvas, conidióforo com brilho metálico distinto 6”.

Conídios produzidos a partir de hifas que têm Myceliophthora origem de partes dilatadas do conidióforo

7.

Conídios

monoblásticos,

em

cadeias

8

acrópetas produzidas por gemulação 7’.

Conídios

tálicos

formados

a

partir

da

9

Conídios ambulantes, cadeias ramificadas,

Monilia

fragmentação da hifa conidiogénica 8.

colónias pulverulentas, vulgar 8’.

Poucos conídios, cadeias curtas, também

Moniliela

com conídios tálicos os quais escurecem com a idade, crescem 9.

Conidióforo distinto pigmentado, conídios

Oidiodendron

fragmentando-se a partir da extremidade 9’.

Conidióforos menos distintos, hialinos

10.

Conidióforos acentuadamente ramificados no

10 Geomyces

ápice com conídios terminais ou laterais, e alguns por fragmentação das hifas 10’.

Conidióforos não distintos, conídios tálicos em Sporendonema segmentos adjacentes ou alternados do micélio progenitor tornando-se mais espessos e

libertando-se

pela

lise

das

células

intercalares, pigmentadas de laranja 11.

Conídios em gota líquida

11’.

Conídios secos

12.

Conídios individuais

12’.

Conídios em cadeias

224

Aureobasidium 12 Humicola 13

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Biologia dos Fungos – Apêndice 13.

Conídios

monoblásticos

gemulação

em

formados

cadeias

por

Cladosporium

acrópetas

ramificadas, verdes escuros com densas cabeças semelhantes a árvores 13’.

Conidióforos

penicilados,

conidiogénicas

aneladas

com

células

formando

Doratomyces

um

sinema cinzento 13”. Conídios tálicos fragmentando-se a partir da extremidade

com

conidióforos

Oideodendron

distintos

escuros

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

225

Biologia dos Fungos – Apêndice 17.4 Glossário Acérvulo – estrutura de frutificação assexuada em forma de disco achatado. Acropetal (cadeia) – conídios produzidos em cadeia com o mais jovem no ápice. Amerósporos – esporos com uma célula. Apotécio – estrutura em forma de taça ou disco, no interior da qual se dispõem ascos. Ástomo – sem ostíolo. Basípeta (cadeia) – conídios produzidos em cadeia com o mais jovem na base. Bitunicado – com duas paredes. Blástico (conídio) – produzido pelo aumento de uma parte da célula conidiogénica, ocorrendo a dilatação do primórdio conidial antes da formação de um septo. Cleistotécio – frutificação globosa em que os ascos se encontram completamente encerrados; são, por assim dizer, peritécios sem ostíolo. Dictiósporos – esporos com septos transversais e longitudinais. Didimósporos – esporos com duas células. Evanescente – estrutura de curta duração. Fragmósporos – esporos com dois ou mais septos transversais. Inoperculados – asco ou esporângio abrindo-se por uma fenda ou ranhura apical e regular, para descarga de esporos. Monoblástico (conídio) – produzido a partir de um ponto da célula conidiogénica. Só se forma um conídio no ápice e a célula conidiogénica para o seu crescimento. Operculado – asco ou esporângio abrindo-se por uma tampa apical, para a descarga de esporos. Peritécio – frutificação maios ou menos globosa e ostiolada dentro da qual se produzem os ascos. Picnídio – estrutura de frutificação assexuada em forma de balão que pode ser aberto por um poro.

226

Cristina Beatriz e Edgar Cambaza

Biologia dos Fungos – Apêndice Tálico (conídio) – produzido a partir de toda a célula conidiogénica, não havendo dilatação do primórdio conidial antes de o septo ou de os septos se terem diferenciado no conídio. Unitunicado – com uma só parede. Verticilado – disposto como os raios de uma roda.

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