The nutrient supply of pathogenic fungi; a fertile field for study

Resumo

Os fungos fitopatogênicos devem se alimentar de seus hospedeiros para se propagar e causar doenças. Sua capacidade de acessar o rico suprimento de nutrientes oferecido pelas plantas vivas é uma das propriedades mais óbvias que distinguem os patógenos dos saprófitos. A invasão bem-sucedida por patógenos depende tanto da sua capacidade de utilizar as fontes de nutrientes disponíveis oferecidas pelas plantas quanto da sua capacidade de penetrar nas plantas e escapar dos mecanismos defensivos. Aqui, revisamos o conhecimento atual sobre a natureza dos suprimentos de nutrientes utilizados pelos patógenos durante a infecção.

As evidências disponíveis são rudimentares na maioria dos casos. Há muitas evidências que sugerem que o metabolismo fúngico pode ser dividido em pelo menos duas fases. O primeiro é baseado na lipólise e ocorre durante a germinação e penetração do hospedeiro. A segunda fase utiliza glicolise e predomina durante a invasão do tecido hospedeiro. Também propomos, principalmente por razões teóricas, que uma terceira fase de nutrição ocorre no final da infecção durante a qual novos esporos são produzidos.

Ao contrário das suposições iniciais, as fontes de nitrogênio disponíveis para alguns patógenos parecem ser abundantes. A ideia de que a fome de nitrogênio é uma pista que controla a expressão gênica do fungo durante a infecção pode precisar ser reavaliada. Muito pouco se sabe sobre o fornecimento de micronutrientes (Fe, S, P) ou vitaminas. O conhecimento adquirido com esta pesquisa pode permitir o desenho de novas estratégias antifúngicas visando potenciais fraquezas no metabolismo fúngico e também impactará nas práticas agronómicas.

Abstract

Phytopathogenic fungi must feed on their hosts to propagate and cause disease. Their ability to access the rich nutrient supply offered by living plants is one of the most obvious properties that distinguish pathogens from saprophytes. Successful invasion by pathogens depends as much on their ability to utilize the available nutrient sources offered by plants as on their ability to penetrate plants and evade defensive mechanisms. Here, we review current knowledge on the nature of the nutrient supplies utilized by pathogens during infection.

The available evidence is rudimentary in most cases. There is much evidence to suggest that fungal metabolism can be divided into at least two phases. The first is based on lipolysis and occurs during germination and penetration of the host. The second phase uses glycolysis and predominates during the invasion of host tissue. We also propose, mainly on theoretical grounds, that a third phase of nutrition occurs late in infection during which new spores are produced.

Contrary to early assumptions, the nitrogen sources available to some pathogens appear to be abundant. The idea that nitrogen starvation is a cue that controls fungal gene expression during infection may need to be reassessed. Very little is known about the micronutrient (Fe, S, P) or vitamin supply. The knowledge gained from this research may enable the design of new antifungal strategies targeting potential weaknesses in fungal metabolism and will also impact on agronomic practices.