Variabilidade patogênica de Phaeoisariopsis griseola na Costa Rica

Pathogenic variability of Phaeoisariopsis griseola in Costa Rica

ARTIGOS ARTICLES

Variabilidade patogênica de Phaeoisariopsis griseola na Costa Rica

Pathogenic variability of Phaeoisariopsis griseola in Costa Rica

Steffany Orozco C.; Carlos Manuel Araya F.

Escuela de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional, Ap. 86-3000, Heredia, Costa Rica, e-mail: [e-mail]

RESUMO

Devido ao consistente aumento na incidência e severidade da mancha angular do feijoeiro (Phaseolus vulgaris), causada por Phaeoisariopsis griseola, na América Latina nos últimos anos, esta doença vem sendo considerada como uma das que provocam maiores perdas na cultura do feijoeiro comum. Normalmente, a infecção ocorre depois da quarta semana de cultivo, causando lesões necróticas nas folhas, cloroses e desfolhação precoce, pelo qual o rendimento é diminuido significativamente. As populações deste fungo mostram grande variabilidade patogênica, a qual apresenta patótipos com alto grau de adaptação ao acervo genético do hospedeiro, como resultado de um processo de co-evolução. O presente trabalho teve como objetivo estudar a variabilidade patogênica do fungo P. griseola a partir de isolamentos monospóricos provenientes das zonas produtoras de feijão na Costa Rica. Uma população de 61 isolamentos foi inoculada no grupo de diferenciadoras de P. griseola, o qual é composto de genótipos andinos e mesoamericanos. Com base na reação das diferenciadoras aos isolados inoculados, confirmou-se a variabilidade do fungo na Costa Rica; foram identificados 21 patótipos, dos quais o 0-0 e o 0-53 foram os mais freqüentes e de ampla distribuição geográfica. Os patótipos 20-21, 8-0, 42-57 e 52-57 foram os menos frequentes. As diferenciadoras mesoamericanas foram mais suscetíveis ao patógeno; no entanto, não foi detectada especificidade dos isolamentos, já que várias das diferenciadoras andinas também foram suscetíveis à doença. Os resultados sugerem a importância de se conhecer a variabilidade do fungo P. griseola, e de se incorporar genes de resistência em novos genotipos desenvolvidos através de programas de melhoramento.

Palavras-chave adicionais:Phaseolus vulgaris, doença do feijoeiro, melhoramento, co-evolução.

ABSTRACT

Bean angular leaf spot caused by Phaeoisariopsis griseola is one of the diseases that cause the highest yield looses in common beans (Phaseolus vulgaris) in Latin America, because of its consistent increase in incidence and severity. Normally, infection occurs after the fourth week of the crop, causing leaf necrotic lesions, chlorosis and early defoliation, all of which reduce yield significantly. The populations of this fungus have shown large pathogenic variability, presenting pathotypes with a high degree of adaptation to the genetic pool of the host as a result of the process of coevolution. The present study had the objective of studying the pathogenic variability of the fungus P. griseola based on monosporic isolates from bean growing regions in Costa Rica. A population of 61 isolates was inoculated over the group of angular leaf spot differentials, which is formed by Andean and Mesoamerican bean landraces or varieties. A total of 21 pathotypes was identified based on the phenotypic reaction of differentials out of those races 0-0 and 0-53 were the most frequent and geographically widespread. Races 20-21, 8-0, 42-57, and 52-57 were the less frequent races. The Mesoamerican differentials were more susceptible to the fungus, however, no specificity was detected in the isolates because several of the Andean differentials were also susceptible to the pathogen. The results suggest the importance of knowing the variability of P. griseola in the establishment of breeding programs and incorporating durable resistance through either gene pyramiding or deployment.

Additional keywords:Phaseolus vulgaris, bean disease, plant breeding, coevolution.

INTRODUÇÃO

O feijoeiro comum (Phaseolus vulgaris L.) é hospedeiro de vários patógenos. A mancha angular, cujo agente causal é o fungo Phaeoisariopsis griseola (Sacc.) Ferraris, é uma doença de ampla distribuição geográfica (Saettler, 1991; Correa-Victoria et al., 1994), que, nos últimos anos, incrementou sua incidência e severidade na Costa Rica (Araya & Hernández, 2001) e, em geral, na América Latina (Correa-Victoria et al., 1994). As perdas no rendimento podem alcançar até 80% (Rava et al., 1985; Jesus Júnior et al., 2001), devidas a desfolhação precoce, ataque inicial às vagens e redução do tamanho do grão (Correa-Victoria et al., 1994).

Através dos anos, foram recomendados diferentes programas de combate químico da mancha angular (Rocha et al., 1998; Sartorato & Rava, 1999); no entanto, na América Latina, a maior parte da produção do feijão está nas mãos de pequenos e médios agricultores, que não possuem condições econômicas de sustentar um programa de combate químico. Por isso, a melhor opção de controle da enfermidade, nessas condições, é o uso de cultivares resistentes ao patógeno. Com esse propósito, desde a metade da década de 90, foi intensificada a avaliação de diferentes fontes de resistência e a identificação de potenciais doadoras de genes (Pastor-Corrales et al., 1998; Araya & Araya, 2000).

No entanto, a eficiência no uso de resistência à mancha angular depende do conhecimento sobre a variabilidade patogênica do agente causal e sua distribuição geográfica. A diversidade genética de P. griseola tem sido determinada mediante a reação de um grupo padrão de variedades diferenciadoras que contêm genótipos dos dois acervos genéticos do feijão (Sartorato, 2002). Esses estudos demonstraram que as populações do patógeno nos países mesoamericanos apresentam ampla variabilidade e observa-se uma alta associação entre a origem do patógeno e o acervo genético do hospedeiro: andino ou mesoamericano (Pastor-Corrales & Jara, 1995; Araya & Orozco, 2001; Sartorato, 2002).

O estabelecimento de um processo de co-evolução sugere a possibilidade de incorporar genes de resistência de um acervo genético em outro; no entanto, para a implementação desta estratégia no desenvolvimento de novas cultivares resistentes, é necessário conhecer em profundidade a estrutura genética das populações do patógeno em cada região de interesse.

O objetivo deste estudo foi identificar os patótipos de P. griseola presentes nas regiões agrícolas produtoras de feijão da Costa Rica, para orientar os programas de melhoramento genético que visam ao desenvolvimento de variedades comerciais resistentes à mancha angular.

MATERIAIS E MÉTODOS

Amostras de tecido foliar ou vagens infetadas pelo fungo foram coletadas em diferentes localidades nas regiões agrícolas produtoras de feijão da Costa Rica (Figura 1). A relação dos isolados encontra-se na Tabela 1. O isolado PC 102 foi coletado na província panamenha de David, limite fronteiriço sul do país. Todo o material com sintomas foi processado no laboratório de Fitopatologia da Escola de Ciências Agrárias da Universidade Nacional, na província de Heredia.

As amostras foram mantidas por 48 h em câmara úmida para promover a esporulação. O isolamento foi realizado colocando-se uma pequena porção de ágar na extremidade de um alfinete estéril, com o qual se roçou ligeiramente os corêmios esporulados; o fragmento do ágar foi depois depositado em água destilada estéril com cloranfenicol (0,2%). Este processo foi repetido várias vezes com a finalidade de garantir uma alta concentração de conídios nesta suspensão.

Quatro gotas da suspensão de conídios foram distribuídas sobre meio de cultivo ágar-ágar contido em placas petri, que foram incubadas durante 24 h à temperatura ambiente, em ausência de luz.

Depois da incubação, os conídios que emitiram tubo germinativo foram transferidos individualmente ao meio de cultivo V-8 com clorafenicol, onde foram mantidos na ausência de luz durante oito dias, para dar origem aos cultivos monospóricos. Foram obtidos 61 isolamentos (Tabela 1).

A cada colônia monospórica foram agregados 0,6 ml de água destilada estéril. As colônias foram então raspadas com uma espátula para realizar a suspensão dos conídios. Um mililitro dessa suspensão foi transferido para placas de Petri contendo o meio de cultivo V-8. Essas placas foram incubadas a temperatura ambiente, na ausência de luz, durante 12 dias. A partir das colônias esporuladas foi preparado o inóculo para avaliar a reação das cultivares diferenciadoras.

As cultivares diferenciadoras (Pastor-Corrales & Jara, 1995) foram semeadas em quatro bandejas de aço inoxidável de 44 x 44 x 8 cm, contendo uma mescla do solo e casca de arroz (1:1 volume), esterilizada a 110 C e 15 libras de pressão. Em cada bandeja foram semeadas seis diferenciadoras. O ensaio teve dez repetições de cada diferenciadora.

Uma suspensão de 2 x 10⁴ conídios/ml de cada isolado monospórico foi pulverizada sobre as dez plantas de cada diferenciadora com 20 dias de idade, até molhar completamente a folhagem. Essas plantas foram depois incubadas durante quatro dias em câmara úmida, sob condições de 98-100% de umidade relativa e temperatura de 23-26 °C. Posteriormente, foram transferidas para casa de vegetação até o momento da avaliação, o que ocorreu 15 dias após a inoculação.

Os sintomas desenvolvidos nas cultivares diferenciadoras foram avaliados segundo a escala de severidade de 1 a 9 proposta por Schoonhoven & Pastor-Corrales (1987). A reação de 1 a 3 foi considerada de resistência e de 4 até 9, de suscetibilidade.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Com base na reação do grupo de diferenciadoras de P. griseola (Tabela 2), nos 61 isolamentos de P. griseola avaliados (Tabela 1) foram determinados 21 patótipos, dos quais 19 suscitaram doença nas diferenciadoras mesoamericanas e 17 o fizeram em ambos os grupos de diferencidoras. Os resultados demonstram a diversidade, a virulência e a não especificidade dos isolamentos mesoamericanos, como observado previamente em pesquisas realizadas com isolamentos da região (Pastor-Corrales & Jara, 1995; Mahuku et al., 2002).

A identificação do patótipo 8-0, que correspondeu ao isolamento coletado no Panamá, onde é cultivado feijão do tipo andino, demonstra o efeito do hospedeiro na especificidade do patógeno (Pastor-Corrales & Jara, 1995).

A variabilidade e a virulência das populações mesoamericanas do patógeno têm sido documentadas em vários países. Em 1984, Sartorato & Rava (1984) observaram a especialização fisiológica do fungo P. griseola no Brasil. Mais recentemente, Carbonell et al. (1997) e Sartorato (2002), utilizando o atual grupo de diferenciadoras, confirmaram a ampla distribuição e a predominância de sete patótipos de P. griseola em cinco estados brasileiros. Pastor-Corrales & Jara (1995) determinaram 27 patótipos em diferentes países da América Latina. Mahuku et al. (2002) identificaram 50 patótipos a partir de 112 isolamentos coletados na América Central, e apenas 18 deles foram encontrados em um ou mais países. Pesquisas preliminares realizadas na Costa Rica (Araya & Orozco, 2001) demonstraram a importância da variabilidade patogênica na seleção de fontes de resistência à enfermidade.

Alguns patógenos do feijoeiro comum também têm mostrado grande diversidade, tanto fenotípica como genotípica. Entre eles, Uromyces appendiculatus (Pers.) Unger (Araya, 1996, Sandlin et al., 1999), agente causal da ferrugem, e Colletotrichum lindemuthianum (Sacc. & Magn.) Scrib. (Araya et al., 2001), agente causal da antracnose, refletem a variabilidade própria das populações do hospedeiro e seus patógenos. Conseqüentemente, a diversidade patogênica encontrada nos isolamentos de P. griseola, na Costa Rica, é produto da diversidade intrínseca das populações do hospedeiro. Tanto as regiões andinas como as mesoamericanas são postuladas como centros de domesticação independentes de populações silvestres de feijoeiro comum (Gepts & Debouck, 1991). O grupo de diferenciadoras de P. griseola contém genótipos andinos e mesoamericanos, os quais por suas reações podem evidenciar a especificidade dos patótipos e da co-evolução do patossistema.

A virulência específica e não-específica de alguns patógenos do feijoeiro comum foi mencionada por vários autores (Sandling et al., 1999; Araya et al., 2001). Os resultados obtidos no presente estudo (Tabela 1) demonstraram que os isolamentos da Costa Rica infetam diferenciadoras tanto andinas como mesoamericanas.

Na Costa Rica, são cultivadas exclusivamente cultirtvares de feijoeiro tipo mesoamericano, o que exerce pressão de seleção sobre as populações de P. griseola prevalecentes, e conduz ao incremento de patótipos correspondentes ao acervo genético do hospedeiro. Por isso, apesar da falta de especificidade observada no presente estudo, os diferenciais mesoamericanos foram mais suscetíveis que os andinos, confirmando a presença de patótipos somente mesoamericanos. Resultados similares foram obtidos por Mahuku et al. (2002), que utilizaram isolamentos provenientes de países centro-americanos. Outro aspecto importante é que a variabilidade e a virulência das populações de patógenos na América Central são maiores que as encontradas em outras latitudes (Araya et al., 2001)

O patótipo mais virulento foi o 31-63, que infetou 11 diferenciadoras, enquanto o patótipo 0-0 não causou infecção alguma nestas cultivares. Os patótipos 0-0, 0-7, 0-53, 31-47 e 38-55, tipicamente mesoamericanos, foram os de maior freqüência (Tabela 2). As duas primeiras constituíram 11%, enquanto as duas segundas 8% da população avaliada.

A diversidade fenotípica da população, calculada de acordo com o índice de Gleason (Groth & Roelfs, 1987) foi de 4,88. Este dado é alto, se comparado com o índice encontrado por Sicard et al. (1997), em populações de C. lindemuthianum na Argentina (Hg=3,68) e por González et al. (1998) no México (Hg=2,21). O que significa que o fungo P. griseola possui a maior variabilidade patogênica dentre os dois patógenos mais comuns do feijoeiro na América Latina.

Partindo da premissa da co-evolução, este estudo proporciona informação valiosa sobre as populações de P. griseola na Costa Rica. As fontes de resistência à mancha angular devem ser selecionadas com a utilização dos patótipos mais freqüentes e os mais virulentos em germoplasma mesoamericano, para incorporar genes ou fatores de resistência com maior durabilidade. As diferenças encontradas na estrutura populacional do fungo, nos diferentes países, tornam necessária a avaliação de germoplasma em cada região e sob diferentes condições ambientais.

A presença dos patótipos 0-0 e 0-7 sugere que é possível detectar genes de resistência em materiais mesoamericanos, que podem ser incorporados em novas cultivares através de programas de melhoramento no país. O germoplasma andino sempre será uma fonte importante de genes de resistência à mancha angular desde que sejam superadas as limitações de esterilidade e compatibilidade que freqüentemente ocorrem quando se cruzam indivíduos de diferentes acervos genéticos.

Dado que as populações de P. griseola são mitóticas, a piramidação de genes em variedades comerciais bem adaptadas pode ser uma estratégia para o uso de genes específicos, com o propósito de alcançar uma resistência durável.

AGRADECIMENTOS

A presente investigação foi realizada graças ao apoio financeiro do "Programa Cooperativo Regional de Frijol para América Central, México y el Caribe" (PROFRIJOL).

Aceito para publicação em 12/11/2004

Autor para correspondência: Carlos Manuel Araya Fernández

• ARAYA, C.M. Distribución agroecológica de enfermedades del frijol en Costa Rica. Memorias V Taller Anual de Resultados y Transferencia de Tecnología. PITTA frijol, Costa Rica. 2001. pp.111-117.
• ARAYA, C.M. Pathogenic and molecular variability and telia production of Uromyces appendiculatus isolates from the Andean and Middle American centers of domestication of common bean. (Ph.D. dissertation). University of Nebraska-Lincoln. 1996. 159p.
• ARAYA, C.M. & ARAYA, R. Avances en la selección de fuentes de resistencia a las principales enfermedades del frijol común (Phaseolus vulgaris L.) en Costa Rica. Agronomía Mesoamericana 11:25-29. 2000.
• ARAYA, C.M., CÁRDENAS, C., PALACIOS, N., ARAUZ, W. & DOOHAN, F. Pathogenic and molecular diversity of Colletotriichum lindemuthianum in the domestication centers of common bean. Phytopathology 91:S3. 2001. (Abstract)
• ARAYA, C.M. & HERNÁNDEZ, J.C. Distribución agroecológica de enfermedades del frijol en Costa Rica. Manejo Integrado de Plagas y Agroecología 68:26-33. 2003.
• ARAYA, C.M. & OROZCO, S. Variabilidad patogénica y evaluación de fuentes deresistencia a Phaeoisariopsis griseola en Costa Rica. Memorias, XLVII Reunión Anual PCCMCA. Costa Rica. 2001.
• CARBONELL, S.A.M., ITO, M.F., POMPEU, A.S., FRANCISCO, F.J. & ALMEIDA, A.L.L. Variabilidade de Phaeoisariopsis griseola e fontes de resistência em feijoeiro no esado de São Paulo. Fitopatologia Brasileira 22:253. 1997. (Resumo).
• CORREA-VICTORIA, F.J., PASTOR-CORRALES, M.A. & SAETLER, A.W. Mancha angular de la hoja. In: Pastor-Corrales, M.A. & Schwartz, H.F. (Eds.) Problemas de producción de frijol en los trópicos. Cali. CIAT. 1994. pp.67-86.
• GEPTS, P. & DEBOUCK, D. Origin, domestication and evolution of the common bean. In: van Schoonhoven, A. & Voysest, O. Common bean; Research for Crop Improvement. CIAT. Cali, Colombia. 1991. pp.7-54.
• GONZÁLEZ, M., RODRÍGUEZ, R., ZAVALA, M.E., JACOBO, J.L., HERNÁNDEZ, F., COSTA, J., MARTÍNEZ, O. & SIMPSON, J. Characterization of Mexican isolates of Colletotrichum lindemuthianum by using differential cultivars and molecular markers. Phytopathology 88:292-299. 1998.
• GROTH, J.V. & ROELFS, A.P. The concept and measurement of phenotypic diversity in Puccinia graminis on wheat. Phytopthology 77:1395-1399.1987.
• JESUS JÚNIOR, W.C., DO VALE, F.X.R., COELHO, R.R., HAU, B., ZAMBOLIN, L., COSTA, L.C. & BERGAMIN FILHO, A. Effects of angular leaf spot and rust on yield losses of Phaseolus vulgaris Phytopathology 91:1045-1053. 2001.
• MAHUKU, G.S., JARA, C., CUASQUER, J.B. & CASTELLANOS, G. Genetic Variability within Phaeoisariopsis griseola from Central America and its Implications for Resistance Breeding of Common Bean. Plant Pathology 51:594-604. 2002.
• PASTOR-CORRALES, M.A. & JARA C.E. La evolución de Phaeoisariopsis griseola con el frijol común en América Latina. Fitopatología Colombiana 19:15-24. 1995.
• PASTOR-CORRALES, M.A., JARA C.E. & SINGH, S.P. Pathogenic Variation in, Sourcess of, and Breeding for Resistance to Phaeoisariopsis griseola Causing the Angular Leaf Spot in Common Beans. Euphytica 103:161-171. 1998.
• RAVA, C., SARTORATO, A. & DE CARVALHO, J.R. Yield Losses in Dry Bean (Phaseolus vulagaris L.) Caused by Angular Leaf Spot (Isariopsis griseola Sacc.). Annual Report Bean Improvement Cooperative 25:5-6. 1985.
• ROCHA, C.L., SANTOS, J.M.D.F. & BEGLIOMINI, E. Avaliação do fungicida Epoxiconazol o controle da mancha angular (Phaeoisariopsis griseola). Fitopatologia Brasileira 23:276. 1998. (Resumo)
• SAETTLER, A.W. Angular leaf spot. In: Hall, R. (Ed.) Compendium of Bean Diseases. The American Phytopathological Society. Saint Paul, MN. 1991. pp.15-16.
• SANDLIN, C.M., STEADMAN, J.R., ARAYA, C.M., & COYNE, D.P. Isolates of Uromyces appendiculatus with Specific Virulence to Landraces of Phaseolus vulgaris of Andean Origin. Plant Disease 83:108-113. 1999.
• SARTORATO, A. Identification of Phaeoisariopsis griseola pathotypes from Five States in Brazil. Fitopatologia Brasileira 27:78-81. 2002.
• SARTORATO, A. & RAVA, CA. Controle da mancha angular do feijoeiro comum pelo método de aplicação convencional de fungicidas. Fitopatologia Brasileira 24:70-72. 1999.
• SARTORATO, A. & RAVA, C.A. Especialização fisiológica de Isariopsis griseola Sacc. em Phaseolus vulgaris L. Summa Phytopatologica 10:58-59. 1984.
• SICARD, D., MICHALAKIS, Y., DRON, M. & NEEMA, C. Genetic diversity and pathogenic variation of Colletotrichum lindemuthianum in the three centers of diversity of its host, Phaseolus vulgaris Phytopthology 87:807-813. 1997.
• SCHOONHOVEN, A. & PASTOR-CORRALES, M.A. Sistema estándar para la evaluación del germoplasma de frijol. Cali, Colombia. CIAT. 1987.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  13 Jan 2006
• Data do Fascículo
  Dez 2005

Histórico

• Recebido
  12 Nov 2004