Genomic and pathogenic insights of Colletotrichum viniferum, an emerging ripe rot pathogen in grapes

Resumo Técnico: Insights Genômicos e Patogênicos de Colletotrichum viniferum em Videiras

Problema
A produção de videiras (Vitis vinifera L.) enfrenta restrições significativas devido a podridões de frutos e antracnose, que degradam a qualidade pós-colheita e reduzem os rendimentos, frequentemente entre 30–60%. Embora as espécies de Colletotrichum sejam estabelecidas como agentes causais primários da podridão de frutos maduros, a identificação ao nível de espécie dentro dos sistemas vitivinícolas indianos permaneceu incerta devido à plasticidade morfológica e aos traços convergentes dentro do gênero. Especificamente, o Colletotrichum viniferum não havia sido relatado anteriormente na Índia, tornando necessária uma caracterização abrangente dos isolados emergentes para refinar os inventários de patógenos e permitir o manejo preciso das doenças.

Metodologia
O estudo empregou uma abordagem integrativa combinando análises fenotípicas, patogênicas e genômicas em dois isolados (GRR1 e GRR2) recuperados de cachos de uva sintomáticos em Sangli, Maharashtra, e Athni, Karnataka, durante a temporada de cultivo de 2025.

• Patogenicidade e Morfologia: Os isolados foram cultivados em Ágar Batata Dextrose (PDA) para avaliar as características das colônias, a morfologia dos conídios e as taxas de crescimento. A patogenicidade foi confirmada via inoculação de bagas de uva saudáveis, com a severidade da doença quantificada usando o Índice de Doença Percentual (PDI). Os postulados de Koch foram cumpridos através do reisolamento e verificação morfológica.
• Filogenia Molecular: A região do Espaçador Transcrito Interno (ITS) foi amplificada e sequenciada. As relações filogenéticas foram estabelecidas utilizando Máxima Verossimilhança (ML) e métodos de Neighbor-Joining contra cepas de referência do complexo de espécies Colletotrichum gloeosporioides (CGSC).
• Sequenciamento de Genoma Completo (WGS): O DNA genômico de alta qualidade do isolado GRR1 foi sequenciado utilizando a plataforma Illumina NovaSeq 6000 (2 × 150 bp). A montagem de novo foi realizada utilizando o pipeline AAFTF, seguida de polimento e avaliação de qualidade (BUSCO, QUAST).
• Anotação Genômica e Análise Comparativa: A predição de genes utilizou o pipeline GALBA com evidências de bancos de dados de proteínas do NCBI. A anotação funcional incluiu o mapeamento de vias KEGG, InterProScan para definição de domínios e KAAS/KofamScan para ortologia. A genômica comparativa envolveu análise de Identidade de Nucleotídeos Médios (ANI), agrupamento ortólogo (OrthoVenn3) e buscas específicas por fatores de virulência (DFVF), proteínas efetoras (EffectorP v3.0) e enzimas ativas em carboidratos (CAZymes).

Principais Resultados

• Caracterização Fenotípica e Patogênica: Ambos os isolados exibiram colônias circulares com expansão radial regular (~1,01–1,1 cm/dia), micélio aéreo pigmentado cinza e conídios hialinos, aseptados e cilíndricos (12–16 × 4,6–6,0 µm). Os ensaios de patogenicidade demonstraram que GRR1 e GRR2 induziram lesões necróticas em bagas de uva, com valores de PDI variando de 30–46% (GRR2) e 35–46% (GRR1), confirmando seu papel como agentes causais da antracnose.
• Identificação Filogenética: A análise da sequência ITS posicionou ambos os isolados dentro de um clado monofilético fortemente suportado correspondente a C. viniferum (97% e 96% de suporte de bootstrap para GRR1 e GRR2, respectivamente), distinto de C. siamense, C. gloeosporioides e C. tropicale.
• Montagem do Genoma e Estatísticas: O genoma de GRR1 foi montado em um rascunho de 69,88 Mb com 5.670 contigs (N50 = 57.474 bp) e um conteúdo GC de 46,36%. A análise BUSCO indicou 99,9% de completude. O tamanho do genoma é notavelmente maior do que muitos congêneres (tipicamente 50–63 Mb).
• Anotação Funcional: A montagem previu 5.158 genes codificadores de proteínas. O enriquecimento funcional destacou vias para aminoácidos (184 genes), carboidratos (89 genes), energia (50 genes) e metabolismo secundário (50 genes).
• Virulência e Secretoma:
  • Fatores de Virulência: Foram identificadas 50 proteínas associadas à virulência, incluindo policetídeo sintases (PKS), peptídeo sintases não ribossomais (NRPS), quitinases e transportadores ABC.
  • Efetores: A predição EffectorP identificou 29,8% das proteínas secretadas (n=477) como potenciais efetores, predominantemente citoplasmáticos.
  • CAZymes: O genoma codifica diversas famílias de CAZymes, particularmente Hidrolases de Glicosídeo (GH5, GH13, GH43) e Monooxigenases de Polissacarídeos Líticos (AA9), indicando uma forte capacidade de degradação da parede celular do hospedeiro.
  • Secretoma: Peptídeos de sinal foram previstos em 7,85% das proteínas, sugerindo mecanismos ativos de interação com o hospedeiro.

Significância e Alegações
Este estudo apresenta o primeiro relato de Colletotrichum viniferum infectando videiras na Índia. Os autores alegam que os conjuntos de dados fenotípicos, filogenéticos e genômicos fornecem um arcabouço diagnóstico robusto e de múltiplos níveis para resolver táxons dentro do complexo morfologicamente conservado C. gloeosporioides. Ao estabelecer a identidade de espécie e a patogenicidade de C. viniferum em vinhedos indianos, a pesquisa refina os inventários regionais de patógenos. Além disso, a geração da primeira sequência de genoma completo para esta espécie oferece um arcabouço quantitativo para estudar a especialização patogênica, adaptação evolutiva e mecanismos de virulência (como o emprego de efetores e degradação da parede celular), o que os autores postulam que apoiará o monitoramento futuro, o melhoramento de resistência e estratégias de manejo de doenças de precisão.