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13 1 PRINCÍPIOS E CONCEITOS EM FITOPATOLOGIA 1.2 Ciclo das Relações Patógeno-hospedeiro A ocorrência de uma doença é precedida por uma sequência de eventos entre o patógeno e o hospedeiro, conhecido como ciclo das relações patógeno-hospedeiro. Cada fase apresenta características próprias e função definida. Na Figura 7 encontram-se as fases do ciclo das relações patógeno-hospedeiro e onde atuam os princípios de controle de Whetzel. Figura 7. Fases do ciclo das relações patógeno-hospedeiro e onde atuam os princípios de controle de Whetzel. O desenvolvimento de uma doença inicia-se pela presença do patógeno, do hospedeiro suscetível e das condições climáticas favoráveis. O patógeno pode estar 14 presente de várias formas: em restos culturais em forma de estruturas de reprodução ou de resistência, micélio, vindo pela semente, pelo vento, chuva, vetores, dentre outras formas de sobrevivência. É disseminado numa dessas formas, atinge o tecido do hospedeiro, ocorre a infecção e posterior colonização do tecido e sua reprodução, fechando-se o ciclo primário da doença. A primeira geração do patógeno na cultura corresponde ao ciclo primário das relações patógeno-hospedeiro e as gerações subsequentes no mesmo ciclo da cultura são os ciclos secundários. É importante que se conheça essa diferença para a orientação de medidas de manejo. Quando o inóculo é produzido fora da área de cultivo, o controle é feito através de medidas de proteção e imunização (por exemplo, uso de cultivares resistentes a doenças) e quando é produzido na própria área, a recomendação é o uso de proteção e sanitização (por exemplo, cultivares resistentes e rotação de culturas) Sobrevivência A sobrevivência do patógeno, que se constituirá em inóculo, é a fase onde o patógeno deverá superar condições adversas para garantir sua perpetuação. Ocorre em condições climáticas desfavoráveis ou na ausência do hospedeiro. Fungos, oomicetos e nematoides apresentam estruturas de resistência compostas, principalmente, por suas formas reprodutivas. Algumas estruturas de reprodução de fungos, como os teliosporos das ferrugens podem apresentar auto-inibidores de germinação em condições adversas. Oósporos de patógenos dos gêneros Pythium e Phytophthora são estruturas de resistência capazes de sobreviver a altas e baixas temperaturas e condições de baixa umidade. Apresentam parede celular espessa que é responsável por essa resistência. Alguns patógenos habitantes de solo desenvolveram estruturas de resistência denominadas escleródios, que são agregados de hifas somáticas formando estruturas compactas, arredondadas, irregulares, que sobrevivem até 10 anos no solo. Diversos gêneros de fungos apresentam essas estruturas: Slerotium, Macrophomina, Verticillium, Rhizoctonia, Botrytis e outros. Condições de alta umidade podem diminuir a longevidade de escleródios. Algumas doenças podem ser controladas pelo uso de alagamento de solos infestados, como por exemplo, doenças causadas por Sclerotium rolfsii e Verticillium dahliae. 15 Outra estrutura de resistência presente em fungos fitopatogênicos é o clamidósporo, que se constitui em uma única célula com citoplasma condensado e uma parede celular espessa. É a principal forma de sobrevivência de Fusarium spp. Há uma grande variabilidade no tempo de sobrevivência das estruturas de resistência dos patógenos, o que implica diretamente no método de controle das doenças. Quanto maior o tempo de sobrevivência da estrutura de resistência de um determinado patógeno, maior o tempo de rotação de culturas necessário para seu controle. A tabela mostra o tempo necessário de rotação para o controle de alguns patógenos. Tabela 2. Estruturas e período de sobrevivência de alguns fungos e oomicetos e período de rotação de culturas necessário para seu controle. Gêneros de fungos e oomicetos Estruturas de sobrevivência Período de sobrevivência Tempo de rotação (anos) Fusarium Clamidósporos 5 a 15 4 a 6 Phytophthora Oósporos 2 a 8 4 a 6 Pythium Oósporos 5 2 a 3 Rhizoctonia Escleródios 5 2 a 3 Verticillium Escleródios 5 a 15 5 a 6 Muitos patógenos podem sobreviver colonizando restos de cultura e outros utilizando nutrientes da solução do solo. Exemplos de patógenos capazes de sobreviver sobre restos de cultura: Fusarium spp., Rhizoctonia spp., Colletotrichum spp., Cercospora spp., etc. Exemplos de patógenos que utilizam nutrientes da solução do solo para sobrevivência: Ralstonia solanacearum, Pseudomonas spp, Xanthomonas spp.. Agentes fitopatogênicos parasitas obrigatórios não conseguem sobreviver na ausência de seu hospedeiro. É o caso das ferrugens, oídos, míldios, algumas bactérias, vírus, fitoplasmas, espiroplasmas e viróides. Alguns apresentam hospedeiros secundários como plantas daninhas. Disseminação Todos os patógenos produzem um grande número de propágulos que serão disseminados de várias formas, contribuindo para o aumento das doenças nos campos de cultivo. 16 O ar é um meio de transporte que leva os esporos de alguns patógenos a longas distâncias. A disseminação é feita por ventos fortes na camada conectiva da atmosfera. Os casos mais conhecidos são os de dispersão dos agentes causais das ferrugens do trigo e da soja na América do Norte. A água é um agente importante na dispersão, a curtas distâncias, de propágulos de fungos e bactérias, principalmente aqueles que se encontram envoltos por mucilagem. A dispersão pela chuva ocorre pelos respingos formados pelas gotas que atingem os propágulos. Outro agente muito importante na disseminação de patógenos é o homem, através de tratos culturais com uso de máquinas e equipamentos. Ocorre também disseminação a longas distâncias, quando transporta material propagativo como sementes e mudas contaminadas. Os insetos também são bastante eficientes na disseminação de alguns patógenos, principalmente os vírus e algumas bactérias. Infecção Infecção é o processo de estabelecimento das relações parasitárias entre patógenos e hospedeiro e ocorre após o contato dos propágulos com o hospedeiro, Os patógenos têm especializações que resultam na penetração dos patógenos nos hospedeiros. Alguns veiculados pelo solo como bactérias e Oomicetos, apresentam propágulos com flagelos que se movimentam em direção às raízes das plantas, atraídos pelos exsudatos produzidos por elas. Agentes patogênicos de parte aérea desenvolvem-se na superfície dos hospedeiros e podem produzir estruturas especializadas para penetração denominadas apressórios, que são inchaços de uma hifa ou tubo germinativo, capazes de aderir firmemente no hospedeiro, germinar e nele penetrar. Para iniciar a germinação, os esporos necessitam de condições climáticas adequadas como alta umidade e específicas de temperatura para cada espécie. A penetração dos patógenos nos hospedeiros pode ocorrer diretamente pela superfície da planta, através de aberturas naturais ou ferimentos. Bactérias, vírus, viróides e fitoplasmas não penetram diretamente no hospedeiro, por não apresentarem estruturas especializadas de penetração. Os fungos podem penetrar no hospedeiro através da superfície intacta, vencendo barreiras como cutícula e epiderme na parte aérea ou periderme em raízes e ramos 17 lenhosos, através de produção de apressórios em adição de uma ação química de degradação de enzimas sobre a superfície do hospedeiro. Outras formas de penetração de patógenos ocorrem através de aberturas naturais presentes em vários órgãos dos hospedeiros. Essas aberturas são a principal via deacesso de muitos fungos, principalmente os causadores de ferrugens, e de bactérias fitopatogênicas. As principais aberturas naturais utilizadas por esses agentes patogênicos são estômatos e hidatódios presentes nas folhas, estigmas e nectários nas flores e lenticelas em órgãos suberificados. A penetração também pode ocorrer através de ferimentos. Esses ferimentos podem ser causados por picadas de insetos, vento, práticas culturais como poda e desbrota, etc. Após a fase de penetração ocorre a colonização do hospedeiro pelo patógeno. Tem início o parasitismo, com a retirada de nutrientes da planta pelo agente patogênico. Nessa fase pode ocorrer uma reação no interior da planta que impede o estabelecimento do agente patogênico. Algumas formas de resistência da planta interferem no estabelecimento do patógeno na planta, impedindo que a doença se estabeleça. Colonização A colonização é representada pela retirada de nutrientes do hospedeiro pelo patógeno, que pode ser biotrófico, quando as fontes de nutrientes são tecidos vivos do hospedeiro, necrotrófico, quando as fontes de nutrientes são tecidos mortos e hemibiotrófico, que inicia a infecção como biotrófico e coloniza o hospedeiro como necrotrófico. Todos os vírus, viróides, fitoplasmas, fungos causadores de ferrugens, carvões, oídios e míldios, além de algumas bactérias são patógenos biotróficos. São exemplos de patógenos hemibiotróficos os fungos do gênero Colletotrichum e de necrotróficos os do gênero Sclerotinia, Penicillium e Aspergillus. Os patógenos necrotróficos distribuem-se na planta apenas ao redor do ponto de infecção, após a morte dos tecidos. Os biotróficos e hemibiotróficos podem apresentar distribuição sistêmica, através dos vasos do floema (principalmente vírus, viróides, fitoplasmas e espiroplasmas) ou do xilema (exemplos: Fusarium oxysporum, Verticillium albo-atrum, Ralstonia solanacearum). Alguns biotróficos apresentam distribuição localizada nas plantas, restrita às células adjacentes ao ponto de infecção como, por exemplo, as ferrugens. 18 Reprodução A produção de inóculo ou reprodução do patógeno pode ocorrer no interior ou na superfície do hospedeiro. A formação de estruturas reprodutivas corre em condições ambientais específicas para cada espécie. Em muitos casos é necessário um período de molhamento mais extenso para a esporulação que para a infecção. Em outros casos, o molhamento foliar chega a inibir completamente a esporulação, como no caso dos oídios. Agentes Causais de Doenças As doenças bióticas em plantas podem ser causadas por diversos grupos de microrganismos dos reinos Fungos, Procariotos, Stramenopila (Chromista), Protozoários, Vegetal e Animal. Fungos Fitopatogênicos: o grupo dos fungos é um dos mais importantes causadores de doenças, dentre os fitopatógenos. Segundo Agrios (2005), existem mais de 10.000 espécies de fungos que podem causar doenças em plantas. Os fungos são aclorofilados, filamentosos e eucarióticos, reproduzem por esporos e apresentam quitina na parede celular, além de outros polímeros. Seguem denominações de estruturas dos fungos: Hifa: filamento tubular, cujo conjunto forma o micélio. Através das hifas, os fungos colonizam o substrato, de onde retiram a água e os nutrientes para seu desenvolvimento. As hifas podem ser septadas (apocíticas) e não septadas (cenocíticas) (Figura 8). As hifas sofrem modificações para formar diferentes estruturas, como: Apressório: estrutura formada pela dilatação da hifa ou do tubo germinativo, que se adere à superfície do hospedeiro para a penetração do fungo no hospedeiro ou para a emissão do haustório (Figura 8). Haustório: é especializado na absorção de nutrientes do hospedeiro (Figura 8). Rizóide: estrutura ramificada, com paredes grossas, sem núcleo e semelhante à raiz de planta. Tem a função de fixar o fungo no hospedeiro e absorver nutrientes (Figura 8). Escleródio: formado por massa de hifa, consistente, de vários formatos, tem a função de manter a sobrevivência de fungos habitantes de solo, principalmente em condições adversas (Figura 8). Estroma: massa compacta associada a frutificações assexuadas (picnídios), ou sexuadas (peritécios) de grande número de fungos. 19 Rizomorfo ou cordões miceliais: são agregados de hifas, semelhantes às raízes das plantas. Transportam nutrientes para o crescimento e sobrevivência dos fungos, além de ter funções de disseminação e pebetração em hospedeiros. Corpo de frutificação: é a estrutura onde são formadas os esporos dos fungos, podem ser macroscópicos como dos basidiomicetos (cogumelos, orelhas de pau etc.) e alguns ascomicetos (apotécios, morelas, trufas etc.), ou microscópicos como ascomas (peritécios) e conidiomas (acérvulos, conidióforos livres). Figura 8. Estruturas de fungos. A. Hifas cenocíticas; B. Hifas apocíticas; C. Apressório e haustório; D. Rizóide; E. Escleródios de Sclerotium rolfsii em semente de feijão; F. Escleródios de Sclerotinia sclerotiorum em sementes de soja. Estruturas reprodutivas dos fungos As estruturas reprodutivas dos fungos são os esporos, que podem ser sexuais e anamórficos. Os esporos sexuais são os ascósporos, basidiósporos e zigósporos e os anamórficos, conídios (Figura 9), esporangiósporos e clamidósporos. Esporo Apressório Haustório Rizóide Tubo Germinativo germinativo A B C D Septo E F 20 Em www.cca.ufsc.br/labfitop/2011-1/FungosNoções.pdf Em cache encontram-se as noções básicas sobre fungos. Os esporos podem ser de uma célula ou mais células e tem a função de disseminação dos fungos. Tem também o papel de proporcionar a sobrevivência, como esporo e em formas de clamidósporos, oósporos e zigósporos. Figura 9. Estruturas reprodutivas de fungos. A. Acérvulos e cirros de Pestalotia sp.; B. Esporos de Pestalotia sp., em sementes de feijão caupi; C. Conidióforos livres e esporos de Alternaria sp., em sementes de feijão; D. Picnídios e cirros de Septoria crotalariae, em folha de Crotalaria spectabilis. A B C D F 21 Os fungos podem apresentar dois tipos de ciclos de vida, o assexuado e o sexuado (Figura 10). No ciclo de vida assexuado (fase anamórfica) os esporos são produzidos por mitose, o que confere a baixa variabilidade genética. Figura 10. Fases de Penicillium. Fase sexuada (Eupenicillium; Talaromyces - seta azul) e fase assexuada (Penicillium - seta laranja). No ciclo sexuado (fase pleomórfica), o esporo sofre meiose na sua produção e apresenta maior variabilidade genética, assim como maior resistência em condições ambientes adversas. Essa capacidade de originar descendentes com diferenças genéticas é que confere a quebra de resistência de uma cultivar em uso por algum tempo. Pode ter sido o caso do aparecimento da raça 89 de Colletotrichum lindemuthianum, que quebrou a resistência de algumas cultivares de feijão resistentes às raças desse patógeno. Algumas regiões produtoras de feijão passaram a ter ocorrência de antracnose na cultura e muitos prejuízos na qualidade e quantidade do feijão colhido. 22 Após a produção dos esporos sexuados e novo ciclo da doença, o fungo inicia, por meio da mitose, a produção de esporos assexuados. Com a produção massal desses esporos, pode ocorrer a epidemia. O fungo Ceratocystis fimbriata, que causa a doença seca da mangueira ocorre nas duas formas nas plantas (Figura 11). Figura 11. Seca da mangueira,causada por Ceratocystis fimbriata. A. Planta e ramos mortos pela doença; B. Forma sexuada (peritécio e massa de ascósporos = seta laranja), assexuada (seta azul); C. clamidósporo do fungo. Classificação de Fungos A classificação de fungos tem uma ordem. Segue como exemplo de metodologia para sua classificação (sufixo): A A B B C 23 Reino, Filo (...mycota), Subdivisão, Classe (...mycete), sub-classe (...mycetidae), Ordem (...ales), Sub-ordem (...ineae), Família (...aceae), Sub-família (...oideae), Gênero e espécie (itálico ou sublinhado e apenas a inicial do gênero em maiúscula), Tribo (...eae), Sub-tribo (...inae) (Fonte: Nascimento, J. S.). Segue a última classificação dos fungos e as relações com as classificações anteriores. HAECKEL STAINIER WHITTAKER HAWKSWORTH et al. (1866) (1969) (1969) (1995) Plantae Plantae Plantae Plantae Animalia Animalia Animalia Animalia Protista Inferior Monera Monera PROTISTA PROTISTA SUPERIOR FUNGI PROTOZOA (PROTISTA*) CHROMYSTA (STRAMENOPILA*) MyxoMYCETE MyxoMYCOTINA FUNGI MastigoMYCOTINA (FUNGI*) PhycoMYCETE ChytridioMYCOTINA ChytridioMYCOTA ZygoMYCOTINA ZygoMYCOTA AscoMYCETE AscoMYCOTINA AscoMYCOTA BasidioMYCETE BasidioMYCOTINA BasidioMYCOTA DeuteroMYCETE DeuteroMYCOTINA MITOSPÓRICOS * Classificação dada por Alexopoulos et al. (1996). Fonte: Nascimento, J. S. Os fungos se distribuem em três Reinos: Protozoa, Chromista e Fungi, segundo Alexopoulos et al. (1996), sendo que fungos verdadeiros estão no Reino Fungi. No Reino Protozoa são abrigados os Protozoários e no Reino Chromista encontram-se também algumas algas. Estes e outros organismos que apresentam morfologia e vida semelhantes aos fungos são estudados como fungos verdadeiros. 24 Principais Grupos de Fungos Fitopatogênicos Reino Protozoa: neste Reino encontram-se Plasmodiophora brassicae (hérnia das crucíferas), Polymixa graminis (doenças de raiz em gramineas e cereais) e Spongospora subterranea (sarna pulverulenta da batata). Reino Chromysta: é incluído o Filo Oomycota, que na fase assexuada produzem esporos biflagelados, como Peronosporales. Na reprodução sexuada produz oogonios com oosferas e anterídeos com núcleos masculinos. Da fecundação resulta o oósporo, esporo com parede resistente. Encontra-se em oomicetos fungos das ordens Saprolegniales, Albuginales, Phytiales e Peronosporales. Na ordem Saprolegniales, apenas o fungo Aphanomyces causa a doença podridão de raízes em ervilha, beterraba, nabo e alfafa, principalmente. Em Albuginales, Albugo cândida causa a ferrugem branca, principalmente em mostarda, nabo, rabanete e rúcula. Na ordem Pythiales é bem conhecido o gênero Pythium, fungo habitante do solo, que causa podridão mole em órgãos suculentos, podridão de sementes, damping off de pré e pós-emergência e podridão de raízes em muitas culturas. Na ordem Peronosporales encontra-se o gênero Phytophthora, com várias espécies; causa muitas doenças em muitas culturas, como damping off, podridões de raízes, podridões de tubérculos, de colo, de fruto, requeima etc. Os míldios também estão neste grupo, alguns gêneros como Bremia, Peronospora, Pseudoperonospora, Plasmopara, Sclerophthora, Basidiophora e Sclerospora. Reino Fungi: encontram-se os fungos verdadeiros, incluindo Ascomycota, Basidiomycota, chytridiomicota, zigomicota e Fungos mitospóricos. Os esporos sexuais, da fase perfeita ou pleomórfica, ocorrem com menor frequência na maioria dos fungos. Para essa fase há exigência de condições especiais para a sua formação. São denominados de oósporos (Oomycota), zigósporo (Zygomycota), ascósporo (Ascomycota) e basidiósporo (Basidiomycota). A conhecida classe dos fungos imperfeitos, atualmente é denominada de Fungos Mitospóricos. São fungos para os quais não foi possível correlação com o estado meiótico ou teleomórfico, reproduzindo-se por mitoses. São anamorfos de Ascomycota e Basidiomycota. 25 As antigas Ordens Moniliales, Melanconiales, Sphaeropsidales etc. e Famílias Moniliaceae, Dematiaceae, Stilbelaceae, Tuberculariaceae, Melanconiaceae e Sphaeropsidaceae etc, foram reduzidos a três grupos: 1. Coelomycetes: incluindo fungos produtores de conídios em picnídios e acérvulos, antigamente incluídos nas famílias Sphaeropsidaceae e Melanconiaceae, respectivamente. 2. Hyphomycetes: formadores de conidióforos, nome dado a hifas especializadas e produtoras de conídios. Este grupo compreende os fungos: a) Moniliaceos: com hifas e conídios hialinos ou palidamente coloridos. b) Dematiaceos: com hifas e conídios fortemente pigmentados. c) Stilbelaceos: produzem estruturas de feixes de hifas férteis, produtoras de conídios hialinos ou coloridos, denominada sinêmio ou corêmio. 3. Micelia Sterilia: não há produção de conídios. Forma escleródios irregulares (Rhizoctonia) ou esféricos (Sclerotium), ou ainda ocorre à fragmentação de hifas (artroconídios ou artrosporos). Os Coelomicetos e Hyphomicetos têm sido relacionados como formas anamórficas dos Ascomycotas e Micelia Sterilia com Basidiomycotas. Os conidiomas podem ser: Em forma de hifa Em esporodóquio (conidióforos curtos unidos pela base) Em sinêmio (vários conidióforos longos unidos lateralmente) Em acérvulo (conidióforos agrupados rompe o tecido do hospedeiro Em picnídio (envoltório globoso contendo os conídios) A maioria das doenças em plantas no Brasil, país com características de clima tropical a subtropical, é causada por fungos da classe dos Fungos Mitospóricos. São alguns exemplos de doenças: antracnose em feijoeiro (Colletotrichum lindemuthianum) (Figura ), brusone em trigo (Magnaporthe grisea), mancha de alternaria em algodão (Alternaria macrospora), mancha parda em soja (Septoria glycines), mancha-preta-dos- citros (Guignardia citricarpa), murcha de fusarium em feijoeiro (Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli), podridão seca em mangueira (Lasiodiplodia theobromae), dentre muitas outras e fungos de armazenamento como espécies dos gêneros Aspergillus e Penicillium. 26 Figura . Antracnose em feijoeiro, causado por Colletotrichum lindemuthianum. A. Planta com antracnose. B. Corpo de frutificação, acérvulo com massa de esporos e C. Esporos. Bactérias Fitopatogênicas: são microrganismos procariotos, apresentammembrana celular, ribossomos citoplasmáticos 70S e região nuclear não limitada por membranas. São do tipo bastonetes curtos, normalmente, apresentam dimensão muito reduzida, de 1,0 a 5,0 m de comprimento a 0,5 a 1,0 m de largura, a maioria. Numa planta hospedeira, a sua multiplicação é muito rápida. Classificação: as bactérias fitopatogênicas são classificadas pela nomenclatura binomial, dentro de gênero e espécie, ou até de subspécies, podendo ainda ir até patovares, raças e biótipos, estes envolvem biovar, lisotipo e serotipo. As bactérias podem ser identificadas por critérios morfológicos, fisiológicos, coloração diferencial, patogênicos, bioquímicos, sorológicos e genéticos. Nas categorias patovar e raça, são consideradas as capacidades de causar doença em hospedeiro específico. Patovar é quando a bactéria causa doença numa espécie de planta hospedeira, como exemplo Xanthomonas axonopodis pv. glycines, causa a doença pústula bacteriana em soja. Raça é quando há variação ao nível de patovar, como raças de Xanthomonas axonopodis pv. vesicatoria, que causa a mancha bacteriana em tomateiro. Biotipos são identificados dentro de espécies ou patovares e são definidos pelas características não patogênicas. São usados testes apropriados, bioquímicos ou fisiológicos. Lisotipo é a classificação realizada através da lise das células bacterianas por vírus bacteriófagos. Sorotipos são identificados com antissoros específicos. A B C 27 Sobrevivência das bactérias fitopatogênicas: podem sobreviver no hospedeiro como patógeno ou residente, ou sem o hospedeiro como saprófita. As bactérias como patógenos ocorrem nas lesões causadas pela colonização dos tecidos da planta hospedeira, assim como nas hospedeiras alternativas, onde sobrevivem na ausência da cultura. As bactérias podem também sobreviver em material propagativo das culturas, como sementes, tubérculos, bulbos, rizomas e estacas. Isso demonstra a importância do uso de material isento de patógeno na instalação de uma cultura. A sobrevivência das bactérias como residentes, epifiticamente no hospedeiro, depende das condições favoráveis ao seu desenvolvimento. Podem sobreviver tanto na parte aérea como na parte subterrânea das plantas; ficam mais no filoplano, na superfície das folhas, onde há mais nutrientes e água. A gemosfera é muito propícia às bactérias, que vão acompanhando as novas brotações. Na rizosfera, as bactérias encontram os exsudados das raízes, ricos em nutrientes às bactérias. As bactérias sobrevivem como saprófitas em restos culturais e na matéria orgânica do solo. As bactérias dos gêneros Ralstonia e Agrobacterium são habitantes naturais do solo, mantendo-se viáveis por longo período nesse ambiente, porém a maioria das espécies patogênicas sobrevive por pouco tempo no solo, além de apresentar redução da população na ausência do hospedeiro ou restos culturais, nesses casos, pela competição com a microflora local. Disseminação da bactéria: para serem disseminadas na planta ou para outras plantas na cultura, há necessidade de se diluir a massa sua mucilaginosa, formada por componentes da cápsula, onde as células bacterianas estão imersas. A água constitui-se no principal fator para essa ação, como agente de dispersão das bactérias, na superfície das folhas, nas formas de orvalho, chuva ou água de irrigação. As bactérias penetram no tecido da planta por ferimentos ou aberturas naturais. São disseminadas através de respingos de água, de uma planta a outra, ou os respingos contendo as células bacterianas são levadas pelo vento a uma distância maior. A água pode também disseminar a bactéria ao nível do solo, de uma área contaminada a outra ainda isenta do patógeno. Outros agentes: sementes, tubérculos, gemas, bulbos, rizomas e estacas são outros exemplos de vias de disseminação das bactérias, a curtas e longas distâncias. Essas vias têm sido causas de introdução de patógenos exóticos no País. 28 O homem também pode disseminar ou transmitir bactérias, através de ferramentas usadas em ações como desbrota, poda, corte e enxertia. Ao usar numa planta infectada, doente, a ferramenta é contaminada com a bactéria, que é inoculada na próxima planta onde a mesma é utilizada sem a devida limpeza e esterilização. Os insetos constituem-se em agentes disseminadores de bactérias ao se contaminarem numa planta e migrar para outra sadia. Há também a relação específica inseto como vetor de patógenos habitantes de xilema ou floema. Infecção: as bactérias infectam as plantas através de ferimentos ou aberturas naturais. Os ferimentos podem ser provocados por vários modos, como atrito entre as partes vegetais, partículas levadas pelo vento, ação de insetos, ácaros e nematóides, práticas como poda, enxertia, desbrota, ferramentas e emissão de raízes. As aberturas naturais como hidatódios, estômatos, nectários e estigmas favorecem a entrada das bactérias, pois apresentam comunicação entre as partes internas e externas das plantas. Os estômatos são as principais estruturas de penetração das bactérias. Colonização: após a penetração, as bactérias se movem, se multiplicam no tecido da planta e ocorre a colonização de tecidos próximos, principalmente os espaços intercelulares e os vasos condutores. São envolvidos formação de enzimas, hormônios e toxinas, que desorganizam a estrutura celular para a liberação de componentes necessários para o metabolismo da bactéria. Seguem alguns exemplos de doenças bacterianas e agentes causais: Murcha bacteriana em batata e tomate - Ralstonia solanacearum Crestamento bacteriano comum em feijão - Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli Mancha angular em algodão - Xanthomonas axonopodis pv. malvacearum Pústula bacteriana em soja - Xanthomonas axonopodis pv. glycines (Figura ) Huanglonbing em citros - Candidatus Liberibcter asiaticus Cancro bacteriano em tomate - Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis Mancha bacteriana em alface - Pseudomonas cichorii Podridão mole da batata - Erwinia carotovora Podridão mole em cebolinha - Pectobacteriumcarotovorum subsp. Carotovorum Clorose variegada em citros - Xylella fastidiosa 29 Murcha de curtobacterium em feijão - Curtobacterium flaccunfaciens pv. flaccunfaciens (Figura ) Figura 12. Doenças bacterianas. A. Murcha de curtobacterium em feijão (Curtobacterium flaccunfaciens pv. flaccunfaciens). B. Cultura da bactéria em meio de cultura Nutrient Agar. C. Pústula bacteriana em soja (Xanthomonas axonopodis pv. glycines). Virus e Viroides: são menores que as bactérias e para sua visualização é utilizado microscópio eletrônico de transmissão. Seu tamanho é medido em nanômetro. O vírus da tristeza dos citros (CTV) é um dos maiores vírus de plantas e mede em torno de 10 a 12 m de diâmetro e de 700 a 2.000 m de comprimento. Os vírus são nucleoproteínas e seus ácidos nucleicos, DNA e RNA são cercados por uma capa proteica. Os vírus podem ser ou não encapsulados por camada lipídica. As formas dos vírus variam de esféricos, alongados a bastonetes curtos e podem ser rígidos ou flexíveis. Os vírus são muito sensíveis às condições ambientes como luz e calor, ou podem ser estáveis nas diversas condições ambientes. São parasitas obrigatórios, só sobrevivem em plantas hospedeiras. As disseminações dos vírus são através de brotações, enxertias, ferimentos, insetos, resíduos de plantas infectadas, sementes e pólen, ácaros, organismos habitantes do solo (nematoides, fungos e protozoários). Os viroides são semelhantes aos vírus, porém possuem fitas de DNA desnudas, sem capa proteica. Seguem alguns exemplos de doençasviróticas e agentes causais: A B C C 30 Necrose da haste da soja - Cawpea mild mottle virus (CMMoV) (Figura ) Mosaico dourado do feijoeiro - Bean golden mosaic vírus (BGMV) (Figura ) Mosaico severo do caupi - Cawpea severe mosaic vírus (CPSMV) Vírus do enrolamento das folhas em batata - Potato leaf roll vírus (PLRV) Vira-cabeça em tomate - Várias espécies de tospovirus: Tomato spotted wilt virus (TSWV), Tomato Chlorotic spot virus (TCSV), Groundnut ringspot virus (GRSV) e Chrysanthemum stem necrosis virus (CSNV). Figura 13. Doenças viróticas. A. Necrose da haste da soja - Cawpea mild mottle virus (CMMoV); B. Mosaico dourado do feijoeiro - Bean golden mosaic vírus (BGMV). Fitoplasmas e Espiroplasmas: são procariotos, sem parede celular. Os fitoplasmas são bem menores que as bactérias, com tamanho variável de 200 a 800 m. Seu cultivo em meio de cultura ainda não foi possível, o seu desenvolvimento é no floema e hemolinfa. A sua reprodução é através da fissão celular, brotamento ou gemulação. Os fitoplasmas, no Brasil, têm causado doenças como enfezamento do milho, brócolis, couve-flor e repolho, a síndrome do amarelecimento foliar da cana-de-açúcar por um complexo de associação com vírus, vira-cabeça do mamoeiro, superbrotamento da abóbora, begônia, berinjela, crotalária, hibisco, mandioca, maracujazeiro, margaridinha, primavera e chuchu, cálice gigante do tomateiro e enfezamento vermelho em milho (“maize bush stunt phytoplasma”). As doenças causadas por fitoplasmas em plantas estão largamente disseminadas nas regiões produtoras, de clima tropical, subtropical e temperado. Os espiroplasmas são procariotos sem parede celular e de forma espiralada. Os filamentos helicoidais apresentam tamanho variável de 2 a 5 m de comprimento e de 0,15 a 0,20 m de diâmetro e podem ser cultivados em meio de cultura. A A B 31 No Brasil, ocorre a doença enfezamento pálido em milho, causada por Spiroplasma Kunkelii, transmitida pela cigarrinha Dalbulus maidis. Fitomonas: pertencem ao grupo de protozoários flagelados tripanosomatídeos, são visualizados ao microscópio de luz, são fusiformes, muitos medindo de 10 a 20 m x 1 a 2 m e pode ser cultivado em meio de cultura. São conhecidas várias doenças causadas por fitomonas, como murcha de fitomonas em palmeira, causada por Phytomonas sp, mortes em palmeira imperial e pupunha, coqueiros, dendezeiros, causadas por Phytomonas staheli e transmitido pelo percevejo Lincus lobuliger, 1.3 PRINCÍPIOS DE CONTROLE DE DOENÇAS DE PLANTAS O objetivo prático da Fitopatologia é o controle das doenças das plantas, que podem causar enormes prejuízos. Estima-se que 30% da produção agrícola mundial são perdidos anualmente por problemas fitossanitários. O controle das doenças de plantas deve ser integrado a todos os outros fatores que compõem a produção: clima, variedade, adubação, tratos culturais, plantas daninhas, pragas e outros. Os métodos de controle foram agrupados em cinco princípios biológicos gerais, conhecidos como princípios de Whetzel: exclusão: prevenção da entrada de um patógeno em uma área ainda não infestada; erradicação: eliminação de um patógeno de uma área; proteção: utilização de uma barreira que impeça o contato entre as partes suscetíveis do hospedeiro e do patógeno; imunização: uso de plantas resistentes às doenças, em áreas infestadas pelo patógeno e terapia: restabelecer a sanidade de uma planta infectada pelo patógeno. Cada um desses princípios atua em uma fase do ciclo das relações patógeno- hospedeiro: a exclusão interfere na disseminação, a erradicação na sobrevivência, a proteção, na fase anterior à infecção, a imunização na infecção e colonização e a terapia na fase posterior à infecção. Há também o princípio da regulação, quando se realizam modificações no ambiente para o controle de doenças. 32 Controle de doenças de plantas baseado no princípio da evasão As principais medidas de controle baseadas na evasão são escolha de área sem a presença do patógeno, ou no caso de presença, tomar medidas de práticas culturais, e escolha de região ou época com clima desfavorável ao patógeno. Um exemplo é uma tecnologia desenvolvida no IAC, que é o plantio de maracujá no campo, utilizando mudas produzidas em viveiros com 1,50 m (Figura 5). Assim, evita-se a contaminação precoce com o virus CABMV (Cowpea Alphid-borne Virus), que pode inviabilizar a cultura. Com essa tecnologia, os produtores de maracujá da região de Presidente Prudente, SP atingem mais de 40% de acréscimo na produtividade, além da redução em até 90% de aplicação de defensivos agrícolas na fase inicial da cultura (Narita e Yuki, 2012; comunicação pessoal). Figura 14. Produção de mudas altas e sadias de maracujá, em viveiro (A) e transplantadas no campo (B). Fonte: YUKI, V.A. Controle de doenças de plantas baseado no princípio da exclusão Neste método de controle de doenças evita-se a entrada do patógeno no país ou numa região. A prevenção da entrada e estabelecimento de um patógeno em uma área isenta é feita por medidas quarentenárias, regulamentadas em legislações fitossanitárias promulgadas por órgãos governamentais. O departamento de Sanidade Vegetal do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento – MAPA é o responsável pela regulamentação fitossanitária nacional e cumprimento da legislação vigente. A Instrução Normativa, que trata das pragas A B A B A B A 33 quarentenárias, define as pragas como todos os seres, insetos, ácaros, fungos, bactérias, nematoides ou vírus, capazes de impingir danos às plantas e prejuízos irreparáveis aos agricultores e à economia. Elas são divididas em Pragas Quarentenárias A1e A2. Pragas Quarentenárias A1 são aquelas não presentes no país, porém com características de serem potenciais causadores de importantes danos econômicos, se introduzidas. Pragas Quarentenárias A2 são aquelas de importância econômica potencial, já presentes no país e que ainda não se encontram amplamente distribuídas e que possuem programa oficial de controle. No site do MAPA encontra-se a lista de pragas quarentenárias A1 e A2: http://www.institutohorus.org.br/download/marcos_legais/Instrucao_Normativa_SDA_n_38_de_14 _de_Outubro_de_1999.htm A falha na fiscalização e a não conscientização de indivíduos que introduzem materiais, sem passar por avaliação fitossanitária ou, por quarentena, nos casos de introdução de materiais com finalidade de pesquisa, já tem causado sérios danos às culturas brasileiras, como os casos da mosca branca, que transmite viroses a muitas culturas (Figura 6), do cancro cítrico, dentre outros. Figura 15. Mosca branca e transmissão de doença. A. Mosca branca e B. Mosaico dourado em feijoeiro. Fonte: YUKI, V.A. A B A B B A 34 Introduzido o patógeno, porém se restrito numa região, fica proibido o trânsito de material dessa região a regiões onde esse patógeno ainda não está presente, como medida de exclusão. Sementes e mudas de plantas podem ser portadoras de patógenos, sendo eficientes em preservá-los viáveis por muito tempo, como podem introduzi-los e disseminá-los numa área indene. A maioria dos patógenos de plantas é transmitida ou transportada pelas sementes. O uso de sementes e mudas sadias é uma medida eficaz de controle de doenças, evitando também o aumento do inóculo primário numa área onde já ocorre o patógeno. O fungo C. lindemuthianum, que causa a antracnose em feijoeiro, é transmitido pela semente contaminada (Figura 7). Como, no campo,a sua disseminação é difícil devido à dificuldade de ser liberado do tecido infectado, a utilização de sementes sadias é uma das mais importantes formas de controle da doença em locais não infestados pelo patógeno. Figura 16. Sementes de feijão portadoras de Colletotrichum lindemuthianum, fungo causador da doença antracnose. Controle de doenças de plantas baseado no princípio da erradicação A eliminação completa de um patógeno de um a região só é viável economicamente quando ocorre em uma área pequena e só é possível quando o patógeno tem um espectro restrito de hospedeiros e baixa capacidade de disseminação. A erradicação consiste em eliminar plantas ou partes de plantas doentes. No Estado de São Paulo, essa medida tem sido adotada no controle do cancro cítrico, causada pela bactéria Xanthomonas citri subsp. citri. 35 Exemplo mais recente, o huanglongbing, conhecido como greening, é considerado como a pior e mais devastadora doença em citros ao nível mundial; essa doença é causada por espécies de bactéria do gênero Candidatus. Em (http://www.fundecitrus.com.br/doencas/10-Greening) encontram-se informações detalhadas sobre a doença huanglongbing. No Brasil, foi relatado inicialmente no Estado de São Paulo, em 2004 (Carvalho e Machado, 2004) e de acordo com FUNDECITRUS (2011), de 2005, ano em que teve inicio o controle do HLB por meio da erradicação de plantas infectadas, até julho de 2011, só no estado de São Paulo, mais de 12 milhões de árvores de laranja foram erradicadas com sintomas da doença. Segundo relato dos produtores, desde que o relatório de inspeções passou a ser exigido pela CDA, em 2005, 26,7 milhões de plantas foram arrancadas devido à doença (http://www.fundecitrus.com.br/comunicacao/noticias/integra). Controle de doenças de plantas baseado no princípio da regulação Doenças abióticas e bióticas podem ser controladas pelo princípio da regulação, pela manipulação dos fatores ambientes envolvidos no sistema. Este princípio é mais fácil de ser empregado para doenças abióticas. Nas doenças abióticas, causadas por deficiências nutricionais, o suprimento com o nutriente em falta e condições adequadas ao desenvolvimento da planta pode restabelecer a normalidade da cultura. Um dos casos é a deficiência de cálcio em tomate e pimentão, que causa o sintoma de podridão apical no fruto. Outro exemplo é a deficiência de boro nas crucíferas couve-flor, repolho e nabo. Esses distúrbios podem ser evitados pela adubação balanceada com macro e micronutrientes, que deve ser baseada na análise do solo e no histórico das adubações na área; o excesso de aplicação, principalmente de micronutrientes pode causar problemas de fitotoxicidade (sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br). Em doenças bióticas, o controle pelo princípio da regulação pode ter maior sucesso em ambientes mais restritos, como em cultivos protegidos, pela maior facilidade em controlar os fatores ambientes temperatura e umidade (Figura 9). Pode também ser aplicado em controle de doenças pós-colheita e sementes, pela refrigeração dos produtos. 36 Figura 17. Produção de hortaliças em cultivo protegido, maior facilidade no controle de doenças pelo princípio da regulação. Para o cultivo em maior escala, os distúrbios relacionados a condições climáticas podem ser amenizados com o plantio em época adequada para cada cultivar e escolha da área de plantio (sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br). O manejo da irrigação pode auxiliar no controle de algumas doenças. No caso de doenças dependentes do excesso de umidade do solo como damping off, o controle pode ser feito com a diminuição da irrigação. Para o controle de podridão cinzenta do caule do feijoeiro, que é favorecida por falta de umidade, pode-se utilizar a irrigação para que haja um suprimento hídrico adequado. Controle de doenças de plantas baseado no princípio da proteção O princípio da proteção no controle de doenças está bem relacionado à proteção química para evitar o desenvolvimento da doença. São utilizados fungicidas ou bactericidas, visando atingir os patógenos e acaricidas ou inseticidas, tendo como alvo os vetores. O produto deve estar preferencialmente no tecido da planta antes do patógeno atingir seu alvo para se desenvolver. Muitas culturas dependem desse tipo de controle de doenças. Como no caso da ferrugem asiática da soja, causada pelo fungo Phakopsora pachyrhizi, o controle por fungicidas, mesmo sistêmicos, deve ser preventivo, para se obter melhor resultado, melhor eficiência de controle. Nessa doença, não se pode perder o momento certo de aplicação, seguindo corretamente as recomendações do fabricante do fungicida, deve-se atingir bem o alvo, com cobertura ideal. Perdendo-se o momento certo 37 de aplicação, são altas as perdas na produtividade, assim como na qualidade do produto colhido (Figura 8). Figura 18. Cultura de soja e ferrugem asiática, causada por Phakopsora pachyrhizi. A. Cultura sadia, sem ferrugem; B. Cultura que perdeu o momento certo de aplicação de fungicida; C. Danos na formação de vagens; D. Grãos de cultura sadia; E. Perdas na qualidade dos grãos. Controle de doenças de plantas baseado no princípio da imunização Este método de controle de doenças de plantas é o método ideal de controle pelo baixo custo ao produtor e facilidade de adoção. Na imunização genética, o patógeno, ao atingir o hospedeiro imunizado, com maior ou menor nível de resistência, na interação patógeno-hospedeiro, induz a reação deste através da ativação de mecanismos naturais de defesa. A B A B A B A C D E 38 Cultivares resistentes a patógenos podem ser desenvolvidas através da incorporação de genes de resistência ao patógeno e ou às raças do patógeno. Com essa tecnologia, são controladas muitas doenças de difícil controle, causadas por fungos, bactérias, vírus e outros fitopatógenos. No programa de melhoramento genético do feijoeiro, do Instituto Agronômico (IAC), são incorporados genes de resistência aos patógenos causadores das doenças antracnose, murcha-de-fusarium, crestamento bacteriano comum, murcha-de- curtobacterium, mosaico comum e mosaico dourado. Cultivares de feijão com resistência a algumas doenças foram lançadas, como IAC-Una, IAC-Alvorada, IAC-Diplomata, IAC- Galante, IAC-Harmonia, IAC-Boreal, IAC-Jabola, IAC-Esperança, IAC-Formoso, dentre outras (http://www.iac.sp.gov.br/areasdepesquisa/graos/feijao.php). Outra forma de imunização é a resistência induzida por agentes bióticos como microrganismos viáveis ou inativados, ou agentes abióticos como o ácido acetilsalicílico. A resposta da planta pode ser o acúmulo de fitoalexinas (compostos tóxicos aos fungos e bactérias) que protegem a planta contra infecções subsequentes por patógenos. Um dos exemplos mais bem sucedidos de premunização ou proteção cruzada é um processo desenvolvido no IAC, de inoculação em laranja pera de uma estirpe fraca do vírus da tristeza dos citros para proteção contra as estirpes fortes desse vírus. Em 2008 foi estimada a existência de 70 milhões de árvores dessa variedade premunizadas plantadas no Estado de São Paulo e Minas Gerais. Controle de doenças de plantas baseado no princípio da terapia A terapia é de uso bastante restrito para o controle de doenças em fitopatologia, por limitações econômicas e técnicas. Há exemplos como uso de fungicidas sistêmicos, uso de tetraciclina para recuperação de plantas infectadas por fitoplasmas, tratamento térmico de toletes de cana de açúcar para o controlede raquitismo de soqueira. Literatura consultada AMORIM, L.; REZENDE, J.A.M.; BERGAMIN FILHO, A. (Editores). Manual de Fitopatologia: Princípios e Conceitos. 4. ed. Volume 1 Piracicaba, SP: Ceres, 2011. 704p. CALDAS, E.D.; SILVA, S.C.; OLIVEIRA, J.N. Aflatoxinas e ocratoxina A em alimentos e riscos para a saúde humana. Rev. Saúde Pública 2002. 36 (3): 319-323. www.fsp.usp.br/rsp 39 CARVALHO, S.A.; MACHADO, M.A. First report of the causal agent of huanglongbing (“Candidatus Liberibacter asiaticus”) in Brazil. Plant Disease 88: 1382. 2004. CEPLAC. Fitomonas no coqueiro: saiba como controlar esta doença. www.ceplac.gov.br/radar/fitomonas%20no%20coqueiro.pdf em cache. Acesso em 01/09/2013. ciencialivre.pro.br/media/bc354917a20b3bf4ffff83a2ffffd524.pdf Em cache http://wiki.pestinfo.org/wiki/Diaporthe_aspalathi Acesso em 20/08/2013. http://sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br/FontesHTML/Tomate/TomateIndustrial/doen cas_fisiol.htm Acesso em 20/08/2013. http://www.canaldoprodutor.com.br/comunicacao/noticias/ferrugem-asiatica-ja-causou- prejuizos-de-us-25-bilhoes-na-lavoura-de-soja Acesso em 20/08/2013. http://www.knowmycotoxins.com/pt/ppoultry.htm Acesso em 23/08/2013. MICHERFF, S.J. Fundamentos de fitopatologia. Universidade Federal Rural de Pernambuco. 150p. 2001. Nascimento, J.S. NOÇÕES BÁSI CAS SOBRE FUNGOS. www.cca.ufsc.br/labfitop/2011- 1/Fungos%20-%20Noções.pdf Em cache. Acesso em 28/08/2013. YORINORI, J.T. Cancro da haste da soja. Londrina: EMBRAPA-CNPSO, 1990. 8p. (EMBRAPA CNPSO, Comunicado técnico, 44). Literatura Recomendada AGRIOS, N.G. Plant Pathology. 5th ed. Elsevier Academic Press. 922p. 2005. AMORIM, L.; REZENDE, J.A.M.; BERGAMIN FILHO, A. (Editores). Manual de Fitopatologia: Princípios e Conceitos. 4. ed. Volume 1 Piracicaba, SP: Ceres, 2011. 704p. Brioso, P.S.T. Fungos fitopatogênicos. www.fito2009.com/fitop/Micologia1237.pdf Em cache http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Seresvivos/Ciencias/bioclassifidosseresvivos.php
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