Histopatologia das reações de resistência de hospedeiro e de não-hospedeiro em interações Puccinia triticina x Poaceae

Abstract

A ferrugem da folha, causada pelo fungo Puccinia triticina, é umas das principais doenças do trigo. As condições ambientais presentes na região do Cone Sul da América do Sul, associadas à grande variabilidade genética para virulência do patógeno, favorecem a ocorrência de epidemias anuais. Desta forma, é comum a superação da resistência em variedades com genes específicos à raças de ferrugem. Neste contexto, a identificação de mecanismos de resistência potencialmente duráveis é de extrema importância. O objetivo deste trabalho foi caracterizar os eventos histológicos responsáveis pela reação de resistência em interações de hospedeiros (trigo suscetível (BRS 194), com resistência específica (Lr9) e não-específica à raças (Toropi)) e não-hospedeiros (cevada (BRS 195), aveia (URS 22) e arroz (Irga 417 e Nippon Bare)) à Puccinia triticina. Para isso, as plantas foram inoculadas com a raça B56 de P. triticina e foram feitas coletas de segmentos foliares de 1,5 cm de cada espécie em diferentes horários após a inoculação, onde foram quantificadas as estruturas infectivas formadas, bem como, as reações de resistência apresentadas pelos genótipos, nas fases de plântula e planta adulta. Os genótipos testados apresentaram diferentes mecanismos de resistência, ativos em momentos distintos do processo infecioso. Em aveia a resistência foi pré-haustorial e envolveu a formação de papila. Em arroz a resistência foi pré-haustorial, com produção de compostos autofluorescentes e formação de H202. Em cevada houve a combinação de mecanismos de resistência pré e póshaustoriais, o que também foi verificado no genótipo de trigo com resistência parcial, não específica à raças, Toropi. A linhagem isogênica de trigo Lr9 apresentou resistência do tipo pós-haustorial, induzindo a morte celular por hipersensibilidade. Os resultados sugerem que a resistência parcial à P. triticina se assemelha à resistência de nãohospedeiros observada. Ambas são ativas e envolvem a combinação de diferentes mecanismos de defesa. O conhecimento a respeito dos mecanismos de resistência atuantes em espécies não-hospedeiras pode auxiliar no entendimento das relações patógeno-hospedeiro, visando à obtenção de variedades comerciais com formas mais duráveis de resistência. A combinação de diferentes mecanismos de resistência em Toropi pode ser responsável pela manutenção da resistência, bem como, pela baixa severidade da doença observada no campo.

Leaf rust, caused by the fungus Puccinia triticina, is one of the major diseases of wheat. The environmental conditions present in the Southern Cone of South America, associated with a high genetic variability for virulence of the pathogen, favoring the occurrence of annual epidemics. Thus, it is common the overcome of resistance in varieties with specific resistance genes. In this context, the identification of potentially durable resistance mechanisms is of utmost importance. The objective of this study was to characterize the histological events responsible for the resistance reaction in host interactions (susceptible wheat (BRS 194), with specific resistance (Lr9) and nonspecific resistance (Toropi)) and non-host (barley (BRS 195), oat (URS 22) and rice (IRGA 417 and Nippon Bare)) to Puccinia triticina. For this, plants were inoculated with race B56 of P. triticina and collections were made from 1.5 cm leaf segments of each species at different times after inoculation, which were quantified for infective structures formed, as well as the reactions of resistance displayed by genotypes at the stage of seedling and adult plant. The genotypes showed different resistance mechanisms, active at different times of the infectious process. In oat resistance has been pre-haustorial and involved the formation of papillae. Resistance in rice has been pre-haustorial, with production of autofluorescent compounds and the formation of H202. In barley there was a combination of pre and post-haustorial mechanisms. The same was found in wheat genotype with partial resistance, Toropi. The isogenic line Lr9 showed post-haustorial resistance, inducing hypersensitive cell death. The results suggest that partial resistance to P. triticina resembles the non-host resistance observed. Both are active and involve a combination of different defense mechanisms. Knowledge about the resistance mechanisms operating in non-host species may assist in understanding the pathogen-host relationships, towards to obtain commercial varieties with more durable forms of resistance. The combination of different mechanisms of resistance in Toropi may be responsible for maintaining the resistance, as well as by the low disease severity observed in the field.