A troca de sinais entre os parceiros simbióticos surge muito tempo antes da ocorrência de contacto físico, sugerindo o envolvimento de eliciadores difusíveis nas primeiras fases da interacção ectomicorrízica. No trabalho desenvolvido por Menotta et
al. (2004) verificou-se que 58 genes do fungo ectomicorrízico Tuber borchii
apresentavam expressão diferencial antes da ocorrência de qualquer contacto físico com o seu hospedeiro simbiótico Tilia americana. Foi igualmente observado que genes fúngicos, potencialmente envolvidos em vias de sinalização, como aqueles que codificam proteínas ras e PF6.2 (Kim et al., 1999; Martin et al., 2001b; Sundaram et
al., 2001), eram induzidos antes de haver contacto físico com as raízes do hospedeiro.
No estádio de pré-colonização as hifas colonizadoras detectam a presença da raiz da planta hospedeira (Tagu et al., 2002). As hifas colonizadoras podem ser originárias de um esporo em germinação ou de uma micorriza já existente. No caso do fungo colonizador provir da germinação de esporos, a percepção da raiz pelo fungo pode resultar de modificações que ocorrem na composição nutricional na rizosfera. A
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depleção em azoto e o enriquecimento em carbono na zona envolvente da raiz, como resultado da absorção de azoto e da secreção de açúcares por parte da planta hospedeira, podem constituir sinais tróficos para a germinação dos esporos fúngicos (Tagu et al., 2002). Contudo, estes sinais tróficos muito provavelmente não serão específicos, podendo igualmente intervir na percepção da planta hospedeira por parte de fungos saprófitas e patogénicos (Tagu et al., 2002).
Os exsudados radiculares e fúngicos parecem constituir sinais mais específicos para que ocorra a percepção e o reconhecimento de uma associação compatível (Figura 5.3). Durante a pré-colonização, a secreção de determinadas moléculas sinalizadoras por parte da planta potenciam a germinação de esporos e o crescimento do micélio (Fries et
al., 1987; Horan & Chilvers, 1990; Barker et al., 1998; Barker & Tagu, 2000; Lagrange et al., 2001a). Fries et al. (1987) constataram que exsudados radiculares de Pinus sylvestris induziam a germinação de esporos de espécies fúngicas pertencentes ao
género Suillus (S. granulatus, S. grevillei, S. luteus, S. variegatus). Este composto indutor da germinação foi identificado como sendo o ácido abiético que, segundo os mesmos autores, poderá desempenhar um papel importante no processo micorrízico por conferir vantagem selectiva ao fungo Suillus sp. relativamente aos restantes fungos presentes na rizosfera. Em exsudados radiculares de Eucalyptus globulus ssp. bicostata foi igualmente detectada a presença de flavonóides, nomeadamente de rutina, que estimulavam o crescimento de várias estirpes de Pisolithus tinctorius (Lagrange et al., 2001a). Nos estádios iniciais da micorrização in vitro de raízes de Larix decidua pelo fungo ectomicorrízico Suillus tridentinus verificou-se igualmente um aumento da concentração de fenilpropanóides, principalmente de flavonóides, ácidos benzóicos e ácidos cinâmicos, sugerindo que estes compostos possam constituir sinais importantes na simbiose ectomicorrízica (Weiss et al., 1997). Contudo, a identificação de moléculas indutoras de crescimento fúngico nem sempre foi conseguida, mesmo após demonstração da sua presença. No trabalho desenvolvido por Horan & Chilvers (1990) foi provado que a presença de moléculas difusoras provenientes da raiz hospedeira actuavam como quimioatractivos dos fungos P. tinctorius e Paxillus involutus sem, no entanto, ter-se conseguido a sua identificação.
A produção de citocininas, nomeadamente de zeatina, por parte da raiz hospedeira parece também exercer influência no padrão de crescimento e de ramificação das hifas do fungo micorrízico (Barker & Tagu, 2000; Martin et al., 2001b).
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Figura 5.3 Representação esquemática da formação de ectomicorrizas. As modificações morfológicas
que ocorrem durante os estádios iniciais (esquerda) e finais (direita) da formação ectomicorrízica estão esquematizadas. As moléculas potencialmente envolvidas neste processo produzidas pela planta estão sombreadas a verde, e aquelas produzidas pelo fungo estão sombreadas a rosa (adaptado de Barker et al., 1998).
A síntese de moléculas sinalizadoras pelo fungo ectomicorrízico possui igualmente um papel essencial nos estádios iniciais da morfogénese ectomicorrízica (Barker & Tagu, 2000; Martin et al., 2001b). Vários autores têm atribuído às auxinas produzidas pelo fungo um papel importante como molécula sinalizadora nos estádios iniciais do desenvolvimento ectomicorrízico (Nehls et al., 1998; Martin et al., 1999; Rincón et al., 2001). Adicionalmente, a produção de eliciadores ou de moléculas sinalizadoras por parte da planta hospedeira são controlados pelos níveis de ácido indol- acético (IAA) produzido pelo fungo simbionte (Mensen et al., 1998; Rincón et al.,
Moléculas difusoras Adesinas Hidrofobinas SRAPs Formação do manto Agregação das hifas Auxinas Formação da rede de Hartig Contacto radicular Alongamento radial das células epidérmicas Modificação ao nível do citoesqueleto Quitinases radiculares Rizogénese Ácido abiético Germinação de esporos Hipaforina Inibição dos mecanismos de defesa da planta Fusão hifas Intumescimento Ramificação Adesão Lectinas Adesinas
Hidrofobinas Redução da actividade meristemática
Estádios finais Estádios iniciais
Raiz Auxinas
Capítulo 5 Estudo das Interacções: C. sativa - P. tinctorius e C. sativa - H. fasciculare
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2001). Assim, as alterações no balanço de auxinas parecem constituir um pré-requesito para a organogénese das micorrizas (Barker & Tagu, 2000).
A secreção de um outro composto indólico, a hipaforina, por parte do fungo ectomicorrízico Pisolithus tinctorius parece influenciar igualmente o estabelecimento simbiótico (Béguiristain et al., 1995; Béguiristain & Lapeyrie, 1997; Ditengou et al., 2000). Este alcalóide fúngico, presente em quantidades não desprezáveis no micélio ou nos extractos fúngicos de P. tinctorius quando em cultura pura (Béguiristain et al., 1995), é particularmente produzido durante a formação ectomicorrízica. Ao fim de 24 horas após a inoculação de raízes de plântulas de Eucalyptus globulus com o fungo
P. tinctorius, é observado um aumento de hipaforina (de 3 a 5 vezes) no micélio
colonizador relativamente ao micélio em crescimento em cultura pura (Béguiristain & Lapeyrie, 1997). A planta hospedeira parece estimular a produção de hipaforina no fungo, a qual será absorvida e translocada para vários órgãos, incluindo a parte aérea, onde poderá regular a actividade de auxinas endógenas (Nehls et al., 1998; Jambois et
al., 2005). A hipaforina revelou ainda possuir um efeito morfogénico nas raízes de
plântulas de Eucalyptus globulus, ao promover uma acentuada redução do alongamento dos pêlos radiculares (Béguiristain & Lapeyrie, 1997; Ditengou et al., 2000; Ditengou & Lapeyrie, 2000; Ditengou et al., 2003). Apesar do papel destes compostos no estabelecimento da associação simbiótica não estar perfeitamente esclarecido, os resultados obtidos até ao momento sugerem que a hipaforina secretada pelo fungo regula os níveis endógenos de IAA da planta, permitindo a redução do crescimento dos pêlos radiculares, que constitui uma característica marcante das raízes micorrizadas (Barker & Tagu, 2000; Ditengou et al., 2000; Jambois et al., 2005).