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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS MIRIAN DA SILVA ALMICI CARACTERIZAÇÃO DE ISOLADOS DO FUNGO Colletotrichum lindemuthianum E IDENTIFICAÇÃO DE FONTES DE RESISTÊNCIA PARA A ANTRACNOSE NO ESTADO DE MATO GROSSO CÁCERES MATO GROSSO - BRASIL NOVEMBRO – 2019 1. Introdução O feijão tem um papel importante na dieta alimentar da população e também na geração de receitas dos pequenos produtores que se utilizam da força de trabalho familiar. A produção desse grão é bastante difundida em todo o território nacional e distribuída em três safras ao longo do ano. O Brasil destaca-se como sendo o terceiro maior produtor de feijão comum (Phaseolusvulgaris L.) do mundo, apresentando uma produção de 3,1 milhões de toneladas anuais, se destaca como o maior produtor e consumidor, com participação superior a 90% na produção e no consumo (Conab, 2018). O feijão está entre os principais alimentos básicos de vários povos, principalmente do brasileiro, constituindo como a principal fonte de proteína vegetal, sendo uma das culturas mais produzidas no Brasil e no mundo, sua importância extrapola o aspecto econômico, por sua relevância como fator de segurança alimentar e nutricional (Barboza e Gonzaga, 2012). O feijão (Phaseolusvulgaris L.) é um dos mais importantes grãos para a alimentação humana, devido ser fonte de proteínas e de aminoácidos essenciais (Tsutsumi et al. 2015), sobretudo para as classes de renda mais baixa (Vieira et al., 1983; Borém e Carneiro, 1998). O seu consumo também está sendo associado à diminuição no desenvolvimento de doenças como o diabetes, obesidade e doenças cardiovasculares (Ciat, 2008). Mesmo se destacando entre os principais produtores mundiais, a produtividade brasileira ainda é considerada baixa, devido a vários fatores, dentre eles a ocorrência de doenças destaca-se entre os mais importantes, sendo a antracnose, cujo agente causal é o fungo Colletotrichum lindemuthianum (Sacc.e Magnus) Briosi e Cavara, uma das doenças de maior importância desta cultura (Melotto e Kelly, 2001), sendo que grande parte delas podem ter seus agentes causais transmitidos por sementes (Richardson, 1979). Sob condições favoráveis pode apresentar alta severidade sendo capaz de reduzir significativamente o rendimento da cultura, principalmente se o estabelecimento da doença ocorrer ainda na fase vegetativa (Rey et al., 2005). As perdas podem chegar até 100% quando se utilizam sementes infectadas pelo patógeno (CHAVES, 1980; GUZMAN et al. 1979). Seus sintomas ocorrem nas folhas, principalmente na face inferior, e caracterizam-se por manchas escuras que acompanham as nervuras, e nos caules e pecíolos essas manchas podem causar um estrangulamento. Nas vagens, as lesões iniciam-se a partir de pequenas manchas pardas, as quais dão origem a cancros deprimidos, delimitados por um anel preto. Essas lesões podem atingir as sementes, que atuam como veículo de transmissão do patógeno de uma safra para outra e para outras regiões (EMBRAPA, 2004) De acordo com Rey et al (2205), o controle da antracnose pode ser atingido através de um conjunto de medidas culturais, químicas e genéticas, executadas de forma integrada e com caráter preventivo. A obtenção de cultivares resistentes caracteriza-se por uma medida importante para o sistema de produção de feijoeiro A resistência genética é um importante componente, pois além de ser de fácil adoção pelos agricultores, reduz a poluição do meio ambiente causada pelo uso indiscriminado de defensivos agrícolas (CANDIDA et al., 2009). O uso de cultivares resistentes constitui-se no método mais eficiente no controle da antracnose do feijão comum (Phaseolusvulgaris L.), cujo agente causador é o fungo Colletotrichum lindemuthianum. Diante disso, faz-se necessário a caracterização de novas fontes de resistência como forma de viabilizar o desenvolvimento de novas cultivares com espectro de resistência mais amplo. Com o avanço das modernas técnicas de biologia molecular, vários métodos de detecção de polimorfismo em nível de DNA foram empregados em populações de C. lindemuthianum. Uma das formas de se detectar a variabilidade genética do fungo é através da amplificação da região ITS (“internaltranscribedspacer”) do DNA ribossômico (rDNA) via PCR. A região ITS está localizada entre os genes 18S rDNA e 28S rDNA e pode ser amplificada por primers específicos. A região ITS é dividida em ITS1, entre os genes 18S e 5,8S, e o ITS2, entre os genes 5,8S e 28S (Menezes et al., 2010). As regiões ITS dispõem de características interessantes para a identificação dos fungos em nível molecular. Uma delas é que, nos fungos, esta região, que compreende entre 600 e 800 pares de bases, é amplificada, utilizando os primers universais, os quais são complementares às seqüências altamente conservadas dos genes que codificam o Rrna (Córdoba et al., 2002). Uma característica importante da região ITS deve-se à natureza repetitiva do rDNA, que torna esta região fácil de amplificar a partir de amostras pequenas, diluídas e altamente degradadas (Gardes e Bruns, 1993 apud Córdoba et al., 2002) Desta forma este projeto tem como objetivo identificar as fontes de resistência á antracnose do Feijão Comum, através da avaliação dos genótipos disponíveis no germoplasma da instituição, visando o melhoramento da leguminosa no Estado de Mato Grosso, através da identificação e caracterização genética da variabilidade de isolados de C. lindemuthianum por meio da identificação das raças do patógeno e por técnicas de inoculação, a fim de auxiliar o programa de melhoramento da Unemat, na indicação e geração de cultivares resistente a doença. 2. Justificativa A cultura do feijoeiro Comum pode ser afetada por um grande número de doenças, destacando-se o fungo patogênico C. lindemuthianum, que causam perdas variáveis na produção, podendo chegar a 100% e/ou depreciar a qualidade do produto tornando-o menos atrativo ao comércio. Dentre as inúmeras alternativas de controle, a utilização de cultivares resistentes pode ser considerada a mais eficiente, além de ser mais econômica e não causar prejuízos ao meio ambiente. Embora os programas de melhoramento genético já tenham colocado à disposição dos produtores várias cultivares resistentes, o desenvolvimento de linhagens visando resistência a essa doença, tem sido um processo contínuo, devido à grande variabilidade que o fungo apresenta, refletida em um grande número de raças fisiológicas. A alta variabilidade do patógeno é o principal fator limite ao controle da antracnose do feijoeiro comum, uma vez que novos genes de virulência no patógeno quebram a resistência genética de importantes genes de resistência a antracnose no hospedeiro. Portanto, a identificação e caracterização de genes de resistência a antracnose são fundamentais em programas de melhoramento que visem resistência genética mais duradoura. Assim, uma medida de controle ideal seria a obtenção de novas cultivares com resistência aos patótipos mais frequentes na região. 3. Objetivo geral Este projeto tem como objetivo identificar fontes de resistência à antracnose através da avaliação dos genótipos disponíveis no germoplasma da instituição, além dos genótipos resistentes coletados nas regiões produtoras do Estado, a fim de auxiliar o programa de melhoramento da Unemat, na indicação e geração de cultivares resistente a doença. 4. Objetivos específicos - Identificação de fontes de resistência à antracnose do feijão comum a partir dos genótipos resistentes coletados nas áreas produtoras do Estado de Mato Grosso e disponíveis no banco de germoplasma da Unemat. - Indicação de cultivares resistente ao C. lindemuthianum parao programa de melhoramento de feijão comum da UNEMAT. 5. Metodologia As cultivares estudadas serão obtidas através do banco de germoplasma da Unemat. A origem dessas cultivares foram lavouras de feijão comuns afetadas com antracnose no Estado de Mato Grosso. As amostras foram devidamente identificadas e levadas até o Laboratório de Recursos Genéticos & Biotecnologia da UNEMAT, onde estão adequadamente armazenadas. De acordo com Mathur et al. (1950) o isolamento do patógeno será feito a partir das lesões com sintomas de antracnose..Esses materiais serão previamente desinfetados (imersão em hipoclorito de sódio comercial e álcool 70% ). Em seguida será feita a lavagem pela imersão em água esterilizada por um minuto e secagem do material em papel toalha. As amostras serão transferidas para tubos de ensaios previamente umedecidos, onde permanecerão por 48 horas em câmara de crescimento (BOD), sem luz e a uma temperatura de 22 ± 2oC, formando uma câmara úmida para induzir a esporulação do patógeno. Os conídios provenientes da esporulação serão transferidos para placas de Petrí com meio de cultura BDA + antibiótico (batata-dextrose-ágar + estreptomicina), em câmara de fluxo contínuo. As placas serão transferidas para câmara BOD para desenvolvimento do fungo. Após o período de incubação, cerca de 10 dias, serão retirados pequenos discos do micélio formado e transferidos as novas placa de Petrí, as quais serão novamente mantidas em câmara de BOD, a 22 ± 2oC. O preparo do inóculo seguirá a metodologia proposta por Cárdenas et al. (1964), onde será feita multiplicação dos esporos de cada isolado do C. lindemuthianum em tubos de ensaio contendo vagens (8 a 10 cm), parcialmente imersas (1 a 2 cm) em meio ágar-água esterilizadas. Após a repicagem do isolado para as vagens, as mesmas serão incubadas por 15 dias a 22 ± 2oC, em BOD, para esporulação do patógeno. Após 14 dias, as vagens serão colocadas em um becker contendo água destilada esterilizada, dando origem a uma suspensão de esporos, que será filtrada através de uma dupla camada de gaze, obtendo-se assim uma suspensão de esporos. Na determinação da concentração de esporos de cada isolado do patógeno serão efetuadas cinco contagens em microscópio, com o auxílio do hematocitômetro (câmara de Neubauer- Preciss). Após a contagem, a suspensão de esporos será ajustada à concentração aproximada de 1,2 × 106 esporos mL-1 de água destilada esterilizada. Os isolados monospóricos serão inoculados nas 12 cultivares diferenciadoras do C. lindemuthianum, a fim de se obter os fenótipos de virulência dos isolados (Pastor-Corrales, 1988; Mahuku e Riascos, 2004). Após a inoculação, as plântulas serão mantidas em uma câmara de nebulização por 72 horas, controlando-se a luminosidade e com aproximadamente 100% de umidade relativa. Em seguida, as plantas serão avaliadas (7 dias). A avaliação visual dos sintomas em cada plântula será realizada utilizando-se a escala de severidade proposta por Pastor-Corrales (1991). Para determinação das raças do C. lindemuthianum, será utilizada a escala de valores binários de acordo com Pastor-Corrales (1991). Para a identificação de fontes de resistência para as raças encontradas na etapa anterior e as raças já existentes na literatura serão utilizadas cultivares comerciais coletadas pelas regiões produtoras de feijão comum de Mato Grosso e adicionalmente serão utilizadas as cultivares provenientes do banco de germoplasma do Laboratório de Recursos Genéicos da Unemat. As raças previamente identificadas serão inoculadas nas cultivares comerciais disponíveis e também nos acessos de Feijão Comum do banco de germoplasma, seguindo o mesmo protocolo anterior, Mathur et al. (1950), Cárdenas et al. (1964) e Pastor-Corrales (1991). 6. Atividades 1. Isolamento e manutenção dos isolados 2. Produção de micélio/esporos 3. Semeadura das cultivares diferenciadoras, comerciais e dos acessos do banco de germoplasma; 4. Inoculação das raças identificadas nas cultivares comeciais e nos acessos do banco de germoplasma; 5. Identificação de novas raças do fungo C. lindemuthianum para o estado do Mato Grosso; 6. Identificação de fontes de resistência para o fungo C. lindemuthianum para o estado do Mato Grosso 7. Tabulação e organização dos dados 8. Confecção da dissertação e artigo científico. 6. Bibliografia BARBOSA, F.R.; GONZAGA, A.C.O. Informações técnicas para o cultivo do feijoeiro-comum na Região Central-Brasileira: 2012-2014. Gonzaga - Santo Antônio de Goiás: Embrapa Arroz e Feijão, 2012. 247 p. BORÉM, A.; CARNEIRO, J.E.S. A Cultura. In: VIEIRA, C.; PAULA Jr., T.J.; BORÉM, A. (eds.). Feijão: Aspectos gerais e cultura no Estado de Minas, Viçosa: UFV, p.14-53, 1998. CÁRDENAS, F.; ADAMS, M.W.; ANDERSEN, A. The genetic system for reaction of field beans (Phaseolus vulgaris L.) to infection by three physiologic races of Colletotrichum lindemuthianum. Euphytica, 13:178-186, 1964. CONAB – Campanha Nacional de Abastecimento-Ministério da Agricultura Pecuária e Perspectiva para a agropecuária. Safra 2018/2019. Volume 6. 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