Intensidade de giberela em trigo e diversidade, ecologia e potencial toxigênico de populações do complexo de espécies Fusarium graminearum

Abstract

A giberela é uma das principais doenças do trigo devido à contaminação dos grãos com micotoxinas produzidas pelo patógeno. A doença é causada principalmente por populações do complexo de espécies Fusarium graminearum (CEFG), o qual é composto por várias espécies filogenéticas com estrutura biogeográfica. Num primeiro estudo, a incidência (I) e a severidade (S) de giberela foram quantificadas em 160 lavouras de trigo no Estado do Rio Grande do Sul. Um modelo log-log complementar foi ajustado para a relação I-S aos dados de todos os campos (coeficiente angular= 1,13; intercepto= -2,76). Análises de heterogeneidade baseadas no índice de dispersão, teste C(α) e lei da potência binária, mostraram um predomínio (82%) do padrão aleatório da doença nas lavouras. Num segundo estudo, 455 isolados do patógeno, das mesmas lavouras, foram identificados por métodos moleculares quanto à espécie filogenética e ao potencial toxigênico. A genotipagem multilocus ou sequenciamento do gene TEF1-α mostrou que F. graminearum (Fgra) foi a espécie predominante em trigo (407/455), seguido por F. meridionale (Fmer, 25/455), F. cortaderiae (Fcor, 17/455), F. austroamericanum (Faus, 3/455) e F. asiaticum (Fasi, 3/455). Todos os isolados Fgra apresentaram genótipo tricoteceno 15-ADON, 24 isolados Fmer apresentaram genótipo NIV. Todos os isolados Fasi apresentaram genótipo NIV, enquanto isolados Fcor e Faus apresentaram tanto o genótipo NIV como 3-ADON. A identificação e análise de frequência de 189 isolados obtidos da resteva de milho (população saprofítica, n = 54), da atmosfera durante o florescimento do trigo no dossel da cultura (população aérea, n = 34) e de grãos giberelados (população patogênica, n = 101) em três áreas experimentais de trigo mostrou que a frequência das espécies diferiu nessas populações. Fgra predominou na população patogênica, e Fmer e Fcor na população saprofítica. Em estudo de competitividade das espécies, quando uma mistura de Fgra + Fmer foi inoculada em quatro cultivares de trigo, Fgra apresentou maior fitness patogênico que Fmer. Num terceiro estudo, cinquenta isolados de Fgra obtidos de trigo do estado americano de Nova York (NY), em 2011, incluindo 25 isolados 15-ADON e 25 isolados 3-ADON, foram caracterizados e comparados por 14 atributos do fitness saprofítico e patogênico. Os isolados dos dois genótipos não puderam ser discriminados para a maioria das características. Na população contemporânea de Fgra causando giberela em trigo em NY, isolados 3-ADON não apresentaram nenhuma vantagem detectável sobre isolados 15-ADON no fitness saprofítico ou patogênico.

Fusarium head blight is a major disease of wheat due to contamination of grain with mycotoxins produced by the pathogenic fungus. The disease is primarily caused by Fusarium graminearum species complex (FGSC), which includes several phylogenetic species biogeographically structured. In a first study, the incidence (I) and severity (S) of FHB epidemics were quantified in 160 wheat fields in Rio Grande do Sul State. A complimentary log-log model was fit to I-S relationship data from all fields (slope= 1.13; intercept= -2.76). Heterogeneity analysis based on dispersion index, C(α) test, and binary power law model, suggested a predominant (82%) random pattern of the disease in the fields. In a second study, 455 isolates of the pathogen were obtained from the surveyed fields and were molecularly identified to phylogenetic species and toxigenic potential. Multilocus genotyping assay or sequencing of TEF1-α gene showed that F. graminearum (Fgra) was the dominant species (407/455), followed by F. meridionale (Fmer, 25/455), F. cortaderiae (Fcor, 17/455), F. austroamericanum (Faus, 3/455), and F. asiaticum (Fasi, 3/455). All Fgra isolates were of the 15-ADON trichothecene genotype and 24 Fmer isolates were of the NIV genotype. All Fasi isolates were of the NIV, while Fcor and Faus were of either 3-ADON or the NIV genotype. The identification and frequency analysis of 189 isolates from corn stubble (saprophytic population, n=54), isolates collected during wheat flowering for the air above the canopy (airborne population, n = 34) and from Fusarium-damaged kernels (pathogenic population, n = 101) in three wheat fields showed diferences in species frequency among these populations. Fgra was dominant in the pathogenic population while Fmer and Fcor were dominant in the saprophytic population. In a species competition assay, when a mixture of Fgra + Fmer inoculum was inoculated onto four wheat varieties, Fgra showed higher pathogenic fitness than Fmer. In a third study, fifty isolates of Fgra obtained from wheat spikes in New York State (NY), 2011 year, including 25 isolates each of the 15-ADON and 3-ADON genotype, were characterized and compared for 14 different attributes of saprophytic and pathogenic fitness. Isolates of the two genotypes could not be differentiated for most of these traits, thus suggesting that 3-ADON isolates did not possess any detectable advantage over 15-ADON isolates of the contemporary population of Fgra from NY.