Prevalência, perfil toxigênico e agressividade de espécies de Fusarium associadas aos grãos de milho do Estado do Rio Grande do Sul

Abstract

A maior preocupação com micotoxinas em grãos de milho tem ganhado importância devido às podridões da espiga causadas por Fusarium spp. Este estudo teve como objetivos: 1) levantar a incidência de Fusarium spp. e determinar níveis de fumonisinas em grãos de milho (safras 2009 e 2010) em municípios do estado do Rio Grande do Sul; 2) identificar as espécies de Fusarium associadas com os grãos; 3) determinar o potencial toxigênico dos isolados por método moleculare e 4) avaliar características fisiológias e patogênicas em uma seleção de 12 isolados. Vinte e nove amostras de grãos foram avaliadas quanto à incidência de espécies dos complexos Gibberella fujikuroi e G. zeae, além de fumonisina (FB1 e FB2), por HPLC. Foi observada uma dominância de espécies do complexo G. fujikuroi (96%), em comparação à G. zeae (18%). Análises químicas mostraram a presença de FB1 em 27/29 amostras (média = 1,38 μg.g-1) e FB2 em 13/29 amostras, (média de 0,42 μg.g- 1). Foram obtidos 304 isolados monospóricos em quatro populações (regional 2009; regional 2010; Cruz Alta e Veranópolis), os quais foram identificados com base na morfologia e PCR usando primers específicos para G. fujikuroi (F. verticillioides, F. subglutinans e F. proliferatum) e G. zeae (F. graminearum = Fg). PCR foi usada para detectar o gene FUM+, preditivo da síntese de fumonisina e os genes Tri3 e Tri12, preditivos dos genótipos tricotecenos: 3-ADON, 15-ADON e NIV. F. verticillioides foi encontrada em maior prevalência (86,8%), seguido de F. graminearum (6,9%), F. subglutinans (1,3%) e F. proliferatum (0,7%). Em 30/264 isolados de F. verticillioides o gene FUM+ não foi detectado. Em 12 isolados de F. graminearum houve dominância do genótipo NIV (8/12), seguido de 15-ADON (3/12) e 3-ADON (1/12). Todos os isolados selecionados para avaliação das características fisiológicas e patogênicas mostraram diferenças na taxa de crescimento micelial (TCM) e sensibilidade ao tebuconazole. Os isolados de F. verticillioides apresentaram os menores valores de TCM e mais alta sensibilidade ao fungicida, seguido dos isolados Fg NIV e Fg 15-ADON. Todos foram eficientes na infecção das sementes com efeitos negativos na germinação e emergência de plântulas. Ambas as espécies colonizaram o colmo de plantas de 20 dias, com destaque para um isolado Fg NIV. A análise multivariada permitiu identificar três grupos distintos de isolados.

The increasing concern to mycotoxins in maize kernels is related to a frequent occurrence of epidemics of ear rot of corn caused by Fusarium spp in Brazil. This study aimed to: 1) assess the incidence of Fusarium spp. and determine fumonisin levels in maize samples (harvest seasons 2009 and 2010) from several municipalities of the Rio Grande do Sul state, Brazil; 2) identify Fusarium species associated with the maize kernels; 3) determine the toxigenic potential of isolates using molecular markers; and 4) evaluate the physiological and pathogenic characteristics in a group 12 selected isolates. Twenty-nine commercial grain samples were evaluated for the incidence of Gibberella fujikuroi and G. zeae species complex, and fumonisin (FB1 and FB2) levels by using HPLC. We observed a dominance of G. fujikuroi (96%) over G. zeae (18%) species. Chemical analysis showed the presence of FB1 in 27/29 samples (mean = 1,38 μg.g-1) and FB2 in 13/29 samples (mean 0,42 μg.g-1). A sample of 304 single-spore isolates was obtained and separated into four populations (regional 2009, regional 2010, Cruz Alta and Veranópolis), which were identified based on morphology and PCR using specific primers for three species of the G. fujikuroi complex (F. verticillioides, F. subglutinans and F. proliferatum) and G. zeae (F. graminearum sensu lato). PCR was also used to detect FUM+ gene, predictive of fumonisina synthesis and Tri3 and Tri12 genes, predictive of three trichothecene genotypes: 3-ADON, 15-ADON and NIV. F. verticillioides was found in higher prevalence (86,8%), followed by F. graminearum (6.9%), F. subglutinans (1.3%) and F. proliferatum (0,7%). FUM+ gene was not detected in 30/264 F. verticillioides isolates. For the 12 F. graminearum isolates, NIV was the dominant genotype (8/12), followed by 15-ADON (3/12) and 3-ADON (1/12). All isolates selected for assessment of physiological and pathogenic characteristics showed differences in mycelial growth rate (MGR) and sensitivity to tebuconazole. All F. verticillioides isolates had the lowest MGR and a much higher sensitivity to the fungicide, followed by 15-ADON and NIV isolates. All isolates successfully infected and colonized the seeds, with negative effects on seed viability and seedling emergence. Both species colonized the stems of 20-days old plants using a toothpick inoculation method, and one F. graminearum NIV strain was the most aggressive. Multivariate analysis identified three distinct groups of isolates.