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Cytogenomics and cytological approaches disclose the occurrence of diploid nuclei throughout the life cycles of Pucciniales fungi and reveal a unique heterokaryotic system
Publication . Carvalho, Rita Maria Domingues; Azinheira, Helena; Talhinhas, Pedro Manuel Vieira
Pucciniales (Basidiomycota) is an order containing thousands of species, all of them biotrophic
plant pathogens, establishing highly specific interactions with their hosts, frequently
undergoing complex life cycles. In contrast with neighbouring orders, Pucciniales fungi present
large genomes. Whereas diploid nuclei would be expectable only in basidia, in the present
work the occurrence of haploid and diploid nuclei in a wide range of Pucciniales species across
their life cycles is reported not only using FCM but also with FISH using rDNA probes, even if
it was also detected in one fungus of the order Platygloeales the phenomenon is likely to be
circumscribed to Pucciniales.
Although all rust fungi are dikaryotic during the most part of their life cycles, the fungus Ctss
presents nuclei with distinct genome sizes (the Twin Peaks phenomenon), and this trait allows
the separation of the two nuclei populations by FACS. This constitutes an unprecedented tool
for the study of the heterokaryon in Pucciniales. In the present work, a RNA-seq analyses was
done on these nuclei populations (A and B) separately to evaluate the transcripts, allowing to
conclude that 41% are common in both nuclei populations and ~33% are exclusive of A and
25% of B nuclei population. Jointly with the amplification of some DNA fragments of genes of
interest by PCR it was proved that the populations of nuclei A and B effectively constitute the
heterokaryon of Ctss. The commercial globalization, the environmental changes, and the
appearance of new rust fungi in new locations enhance the need of detailed knowledge on
rust-host interactions. Future studies will allow to clarify the nature of both the Twin Peaks and
the haploid/diploid phenomena, which certainly may be applied to better understand such
pathosystems.
Diploid Nuclei Occur throughout the Life Cycles of Pucciniales Fungi
Publication . Talhinhas, Pedro; Carvalho, Rita; Tavares, Sílvia; Ribeiro, Teresa; Azinheira, Helena; Ramos, Ana Paula; Silva, Maria do Céu; Monteiro, Marta; Loureiro, João; Morais-Cecilio, Leonor
Within Eukaryotes, fungi are the typical representatives of haplontic life
cycles. Basidiomycota fungi are dikaryotic in extensive parts of their life cycle, but diploid
nuclei are known to form only in basidia. Among Basidiomycota, the Pucciniales are notorious
for presenting the most complex life cycles, with high host specialization, and for
their expanded genomes. Using cytogenomic (flow cytometry and cell sorting on propidium
iodide-stained nuclei) and cytogenetic (FISH with rDNA probe) approaches, we
report the widespread occurrence of replicating haploid and diploid nuclei (i.e., 1C, 2C
and a small proportion of 4C nuclei) in diverse life cycle stages (pycnial, aecial, uredinial,
and telial) of all 35 Pucciniales species analyzed, but not in sister taxa. These results suggest
that the Pucciniales life cycle is distinct from any cycle known, i.e., neither haplontic,
diplontic nor haplodiplontic, corroborating patchy and disregarded previous evidence.
However, the biological basis and significance of this phenomenon remain undisclosed.
Caracterização da resistência à ferrugem em variedades europeias de lirio-de-um-dia
Publication . Ramos, Madalena; Talhinhas, Pedro Manuel Vieira; Ramos, Ana Paula Ferreira
O lírio-de-um-dia (Hemerocallis spp.) é uma ornamental perene amplamente cultivada em jardins de todo o mundo, registando-se a existência de milhares de cultivares. A ferrugem de lírio-de-um-dia, causada por Puccinia hemerocallidis, é originária da Ásia, estando no entanto a doença reportada em todos os continentes desde o ano 2000. A partir do momento em que a ferrugem se disseminou, constatou-se que cultivares de lírio-de-um-dia mostravam distintas respostas de resistência à ferrugem, assim como vários espécimes do fungo mostram diferenças morfológicas e genéticas.
A diversidade dos isolados de P. hemerocallidis identificados em Portugal, caracterizada a partir da morfologia dos uredósporos e teleutósporos, da sequenciação da região rDNA-ITS e da determinação do tamanho do genoma, sugere que a introdução do fungo em Portugal possa ter origem norte ou centro americana.
O nível de resistência à ferrugem foi estudado para 17 cultivares de lírio-de-um-dia. A quantificação da área afetada por cloroses, pústulas, necroses e senescência e da ocorrência de esporulação em plantas envasadas revelou-se uma metodologia precisa, melhorando os métodos qualitativos rotinamente usados. O estudo desta coleção permitiu identificar três cultivares moderadamente resistentes, duas moderadamente suscetíveis e 12 suscetíveis. O estudo histológico duma interação incompatível revelou a ocorrência duma resposta hipersensível parcial, em que o colapso das células da planta não foi rápido o suficiente para condicionar a infeção do agente patogénico, levando ao aparecimento de lesões necróticas nas folhas e esporulação tardia.
Este estudo incluiu sete cultivares europeias, das quais apenas uma mostrou ser moderadamente resistente à ferrugem. A elevada proporção de cultivares suscetíveis pode representar uma ameaça à atividade viveirista da ornamental, caso a doença se propague pela Europa. O presente trabalho permitiu estabelecer metodologias de avaliação da resistência de Hemerocallis à ferrugem, servindo em simultâneo de alerta para a necessidade de proceder à caracterização sistemática dessa resistência nas variedades europeias
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Fundação para a Ciência e a Tecnologia
Programa de financiamento
3599-PPCDT
Número da atribuição
PTDC/BIA-MIC/1716/2014