Complexo de espécies Fusarium graminearum em milho e trigo : aspectos ecológicos, patogênicos e toxigênicos de isolados do Sul do Brasil e Nordeste dos Estados Unidos

Abstract

A giberela em trigo e milho é causada por diferentes membros do complexo de espécies Fusarium graminearum (FGSC) que apresentam-se com variado perfil toxigênico para produção de tricotecenos. São escassos estudos epidemiológicos que visam identificar e determinar a frequência de espécies e quimiotipos do FGSC em diferentes fases do seu ciclo de vida. Num primeiro estudo, conduzido no Rio Grande do Sul (RS), 295 isolados monospóricos de FGSC foram recuperados de peritécios de colmos de milho em decomposição em 15 lavouras no norte do RS. Por meio de genotipagem multilocus, F. meridionale (Fmer) (155/295) foi a espécie predominante, seguido por F. graminearum (Fgra) (83/295) e F. cortaderiae (Fcor) (57/295). Todos os isolados Fmer foram identificados como tendo o genótipo tricoteceno nivalenol (NIV) (FmerNIV), enquanto que todos Fgra apresentaram o genótipo 15- acetildeoxinivalenol (ADON) (Fgra15A). A espécie Fcor apresentou isolados com os genótipos 3-ADON (Fcor3A) e NIV (FcorNIV). A espécie Fmer foi observada em todas as áreas amostradas. Fgra15A foi observada em maior frequência nas regiões classificadas com altitude <800m, enquanto Fcor nas regiões de altitude >800m. Num segundo estudo, foi determinada a frequência dos genótipos tricotecenos de 1.407 isolados de F. graminearum oriundos de diferentes habitats (restos culturais de milho, ar e espigas de milho e de trigo) em três diferentes agroecosistemas em Nova York, Estados Unidos. As análises moleculares baseadas nos genes Tri3 e Tri12 mostraram que, o genótipo 15-ADON foi o dominante (83%), seguido do genótipo 3-ADON (17%). O genótipo NIV não foi detectado. As populações locais de F. graminearum parecem não ser estruturadas pelos habitats analisados, incluindo as fases patogênicas e saprofíticas do ciclo de vida do fungo. Populações regionais do patógeno separados por menos de 400 km diferiram significativamente na frequência do genótipo tricoteceno. Num terceiro estudo, dezesseis isolados de Fgra oriundos de espigas de milho e trigo de Nova York, apresentando genótipo 3-ADON e 15-ADON, foram caracterizados quanto a agressividade e potencial toxigênico quando inoculados em espigas de milho e de trigo. A variação na agressividade e produção de micotoxinas dos isolados de F. graminearum em plantas de trigo e milho não permitiu a separação dos isolados em grupos, nem pelo hospedeiro de origem, nem pelo genótipo tricoteceno.

Fusarium head blight (FHB) in wheat and Gibberella ear rot (GER) in maize are caused by members of the Fusarium graminearum species complex (FGSC). There are limited epidemiological studies aimed at determining the frequency of FGSC species and trichothecene genotypes at different stages of the pathogen life cycle. In the first study conducted in Brazil, 295 single spore isolates of F. graminearum sensu lato have been recovered from maize stubble showing perithecia in 15 fields in Rio Grande do Sul state. Multilocus genotyping assay showed that F. meridionale (Fmer) (155/295) was the predominant species, followed by F. graminearum (Fgra) (83/295), and F. cortaderiae (Fcor) (57/295). All Fmer isolates were of the nivalenol (NIV) trichothecene genotype (FmerNIV), while all Fgra were of the 15-acetyldeoxynivalenol (ADON) genotype (Fgra15A). The Fcor species showed isolates with either 3-ADON (Fcor3A) or NIV (FcorNIV) genotypes. Fmer isolates were observed in all sampled areas. Fgra15A was observed more frequently in regions classified as lower elevation (<800m), while Fcor in regions of higher elevation (>800m). In the second study, the frequency of trichothecene genotypes were determined in a collection of Fgra isolates obtained from different habitats (maize stubble, air, ears of maize and wheat) across three different agroecosystems in New York. In total, 1,407 Fgra isolates were isolated and had their trichothecene genotype identified. Molecular analysis based on Tri3 and Tri12 genes showed that 15-ADON genotype was the dominant (83%) followed by 3- ADON genotype (17%). The NIV genotype was not detected. As viewed by the composition of trichothecene genotypes, local populations of F. graminearum appear not to be structured by these four habitats inclusive of pathogenic and saprophytic phases of the fungus life cycle. Regional populations of the pathogen separated by less than 400 km differed significantly in trichothecene genotype frequency. The third study, aimed to assess whether Fgra isolates are more fit pathogenically or produce higher amounts of mycotoxins when causing the disease in their host of origin, and to compare the aggressiveness and trichothecene production of 3-ADON and 15-ADON genotypes chemotypes isolated from symptomatic wheat heads and maize ears. Fgra isolates from New York showed wide variation in aggressiveness and mycotoxin production towards susceptible wheat and maize. However, neither host of origin nor trichothecene chemotype appeared to structure the populations from the studied region.