Μελέτη του προβλήματος της ανθεκτικότητας διαφόρων μυκήτων στα μυκητοκτόνα του ομάδας DMIs που ανήκουν στους παρεμποδιστές βιοσύνθεσης της εργοστερόλης (EBIs)

Study on the resistance of plant fungal pathogens on DMI fungicides which are ergosterol biosynthesis inhibitors (EBIs) (Αγγλική)

  1. MSc thesis
  2. Ζωφάκη, Μαρία
  3. Μεταπτυχιακή Ειδίκευση Καθηγητών των Φυσικών Επιστημών (ΚΦΕ)
  4. 19 Μαίου 2019 [2019-05-19]
  5. Ελληνικά
  6. 124
  7. Σταθόπουλος, Κωνσταντίνος
  8. Σκορίλας, Ανδρέας
  9. εργοστερόλη | cyp51/erg11 | EBIs | DMIs | EBP | Ανθεκτικότητα | Μυκητοκτόνο | C14-a απομεθυλάση της εργοστερόλης
  10. 4
  11. 134
  12. Πίνακες, εικόνες
    • ΠΕΡΙΛΗΨΗ Τα μυκητοκτόνα χρησιμοποιούνται σήμερα ευρέως στα αναπτυγμένα γεωργικά συστήματα για τον έλεγχο των μυκητολογικών ασθενειών των φυτών και τη διασφάλιση της απόδοσης και της ποιότητας των γεωργικών προϊόντων. Με τη πάροδο του χρόνου όμως έχει προκύψει ανθεκτικότητα των μυκήτων τόσο στη γεωργία όσο και στο περιβάλλον. Η έκθεση των μυκήτων σε μυκητοκτόνα όπως οι αζόλες του γεωργικού περιβάλλοντος μπορεί να οδηγήσει σε διασταυρούμενη ανθεκτικότητα με τις αζόλες που χρησιμοποιούνται στην Ιατρική δημιουργώντας σοβαρά προβλήματα κυρίως σε ανοσοκατεσταλμένους ασθενείς. Η εργοστερόλη είναι η στερόλη των περισσότερων μυκήτων που τους επιτρέπει να επιβιώνουν και να αναπτύσσονται σε ακραία περιβάλλοντα, αλλά είναι και ρυθμιστής γονιδιακής έκφρασης, και βιοχημικών μονοπατιών που σχετίζονται με την ανάπτυξη και τον πολαπλλασιασμό των μυκήτων. Η μειωμένη ευαισθησία των φυτοπαθογόνων στους παρεμποδιστές βιοσύνθεσης εργοστερόλης (EBIs) ελέγχεται κυρίως από πολυγονικά συστήματα ανθεκτικότητας. Τα EBIs θεωρούνται μυκητοκτόνα χαμηλού έως μεσαίου κινδύνου. Τα DMIs ανήκουν στους EBIs. Παρεμποδίζουν το ένζυμο απομεθυλάση του C-14 της λανοστερόλης στη βιοσυνθετική οδό της εργοστερόλης. Κύριο συστατικό του ενζύμου αυτού, το οποίο είναι και η θέση δράσης των DMIs είναι το κυτόχρωμα P-450 το οποίο φέρει ως προσθετική ομάδα ένα δακτύλιο αίμης. Οι κυριότερες αιτίες ανθεκτικότητας στα DMIs είναι οι μεταλλάξεις στα γονίδια erg11/cyp51 που κωδικοποιούν το ένζυμο απομεθυλάση C-14 και έχουν ως αποτέλεσμα την αλλαγή της θέσης στόχου των μυκητοκτόνων και οι μεταλλάξεις που δημιουργούν αυξημένη απέκκριση των μυκητοκτόνων, ή αυξημένη παραγωγή ενζύμου. Η ανάπτυξη ανθεκτικότητας είναι αποτέλεσμα μιας εξελικτικής διαδικασίας όπου το μυκητοκτόνο ασκεί πίεση επιλογής στον πληθυσμό των παθογόνων. Η ανάπτυξη ποιοτικής ανθεκτικότητας εμφανίζεται εκεί όπου υπάρχει αρχικά μικρός υποπληθυσμός ανθεκτικών στελεχών πριν τη χρήση των μυκητοκτόνων και αναπτύσσεται ως αποτέλεσμα μιας και μόνης γονιδιακής μετάλλαξης. Αντίθετα η σταδιακή ποσοτική ανάπτυξη ανθεκτικότητας προκύπτει από τη συσσώρευση μεταλλάξεων σε πολλαπλά γονίδια. Παράδειγμα ποσοτικής ανθεκτικότητας δημιουργούν τα EBIs όπου ο αρχικά ευαίσθητος πληθυσμός μετατοπίζεται σε μειωμένη ευαισθησία σταδιακά. Οι παράγοντες που επηρεάζουν την εμφάνιση και ανάπτυξη της ανθεκτικότητας στους πληθυσμούς των μυκήτων εξαρτώνται από τη βιολογία και τη γενετική προσαρμοστικότητα του παθογόνου, την εξειδίκευση του μυκητοκτόνου και τη γεωργική πρακτική. Οι προοπτικές για τη προσέγγιση μεθόδων όπως η μέθοδος HIGS και SIGS, που στηρίζονται στην αποσιώπηση γονιδίων μέσω μικρών RNAs είναι ελπιδοφόρες. Μέσω γενετικής τροποποίησης των φυτών ή με σπρέι μακρών dsRNAs στοχεύονται και αποσιωπώνται γονίδια όπως τα cyp51 των μυκήτων. Οι νέες μέθοδοι εκμεταλλεύονται το γεγονός ότι τόσο τα φυτά όσο και τα παθογόνα εξάγουν sRNAs στοχεύοντας τους λοιμογόνους παράγοντες των παθογόνων ή τα στοιχεία ανθεκτικότητας των φυτών. Οι νέες αυτές πρακτικές εκτός από την εξειδικευσή τους λύνουν και το πρόβλημα της ανθεκτικότητας των μυκητοκτόνων των παλαιότερων γενεών.
    • ABSTRACT Fungicides are widely used in developed agricultural systems in order to control fungal plant diseases and to ensure the yield and quality of agricultural products.Over time, however, fungal resistance to fungicides has emerged as a major problemin both agriculture and non-agriculture environment. Fungi exposure to fungicidessuch as azoles in the agricultural environment may result in cross-resistance to azoles used in medicine, causing serious problems mainly in immunocompromised patients. Ergosterol is the membrane sterol of most fungi that allows them to survive and grow in extreme environmental conditions. Ergosterol is also a key regulator of multiple gene expression and biochemical pathways which are associated with the fungi growth and reproduction. The reduced sensitivity of phytopathogenic fungi to ergosterol biosynthesis inhibitors (EBIs) is predominantly controlled by multigenic resistance systems and is considered as a low to medium risk fungicide. DMIs inhibit the C-14 demethylase enzyme of the lanosterol in the ergosterol biosynthetic pathway. The major component of this enzyme, which is the action site of DMIs, is the cytochrome P-450 which carries a heme ring as a prosthetic group. The main causes of fungal resistance in DMIs are the mutations in the erg11 / cyp51 genes encoding the C-14 demethylase enzyme, resulting in a change in the target site of fungicides and mutations that generate increased excretion of fungicides or increased enzyme production. The development of resistance is an evolutionary process where the fungicide exerts a selection pressure on the pathogen population. The development of qualitative resistance occurs where there is initially little subpopulation of resistant strains prior to the use of the fungicides and develops as a result of a single gene mutation. On the contrary, quantitative development of resistance results from the accumulation of mutations in multiple genes. An example of quantitative resistance generates EBIs where the initially sensitive population is shifted to reduced sensitivity gradually. Factors influencing the appearance and development of fungal population resistance depend on the biology and genetic adaptability of the pathogen, fungicide specificity and agricultural practices. Prospects for approaching methods such as the HIGS and SIGS, based on gene silencing through small RNAs seem to be promising. Genetic modification of plants or Spraying of Long dsRNAs target fungal cyp51 genes. New methods take advantage of the fact that both plants and pathogens translocate sRNAs targeting pathogens infectious agents or plant resistance elements. Using new practices including sRNAs in addition to their specificity, also solve the problem of the developed resistance of older fungicides.
  14. Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.