Reação de cultivares de cevada a Drechslera teres, e variabilidade patogênica de isolados do Sul do Brasil

Reaction of barley cultivars to Drechslera teres and pathogenic variability of isolates from the South of Brazil

Reação de cultivares de cevada a Drechslera teres, e variabilidade patogênica de isolados do Sul do Brasil(¹)

João Américo Wordell Filho(²), Ariano Morais Prestes(³)e Márcio Só e Silva(⁴)

Resumo ¾ Objetivou-se avaliar a reação de 58 cultivares de cevada a Drechslera teres, agente causal da mancha-em-rede, bem como a variabilidade patogênica e freqüência de sintomas do patógeno. A reação das cultivares foi estimada com auxílio de uma escala de notas de 0 a 4, em que zero (0) representa a ausência de sintomas, e 4 representa os sintomas típicos da mancha-em-rede. O mesmo método foi utilizado para avaliar a variabilidade patogênica de 25 isolados oriundos do Sul do Brasil. Seis isolados de boa capacidade de esporulação foram utilizados para comparar o número de lesões e a severidade da doença. As cultivares diferiram quanto à reação a D. teres, e identificaram-se as três cultivares, BR 2, EMBRAPA 43 e PFC 8590, como fontes de resistência moderada à doença. Em testes de 25 isolados de D. teres, inoculados na concentração de 1,7x10⁴ conídios/mL, detectaram-se diferenças significativas entre os isolados, evidenciando diferenças na sua virulência. Pelo sistema de nomenclatura de Limpert & Müller, foi possível diferenciar padrões de virulência de isolados oriundos de diferentes regiões do Sul do Brasil. O número de lesões e a severidade foram intimamente relacionadas com o local de origem do isolado.

Termos para indexação: Hordeum vulgare, resistência a doenças, variação genética, virulência.

Reaction of barley cultivars to Drechslera teres and pathogenic variability of isolates from the South of Brazil

Abstract ¾ This research aimed to evaluate 58 barley cultivars for resistance to net blotch caused by Drechslera teres and to determine the variability of isolates of the pathogen and frequency of symptoms of the disease. The cultivar reaction was estimated with aid of a 0 to 4 scale, in which zero represented the absence of symptom and 4 the typical symptoms of disease susceptibility. The same method was used to determine de pathogenic variability of isolates originated from the Southern Brazil. Six isolates of good sporulation capacity were used for comparison of number of lesions and disease severity. The cultivars showed differences in reaction to net blotch, and the cultivars BR 2, EMBRAPA 43 and PFC 8590 were identified as sources of moderate resistance to the disease. Test of 25 isolates of D. teres inoculated in concentration of 1.7x10⁴ conidia/mL, evidenced significant differences among isolates regarding their virulence. Differentiated virulence patterns of isolates originated from different locations of the South of Brazil were identified by using the Limpert & Müller nomenclature system. The lesion number and severity of the disease were closely related to isolate local of origin.

Index terms: Hordeum vulgare, disease resistance, genetic variation, virulence.

Introdução

A cevada (Hordeum vulgare L.) é uma cultura economicamente importante para o Brasil; e ocupa uma área cultivada superior a 120.000 ha, distribuída nos planaltos dos estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná (Reunião..., 1997).

Uma das principais doenças da cevada é a mancha-em-rede, causada pelo fungo Drechslera teres (Sacc.) Shoem. (Mathre, 1982), forma sexuada Pyrenophora teres (Drechs.). Na última década, tem sido relatado o aumento da sua incidência em vários países (Mathre, 1982). A mancha-em-rede pode ser controlada pelo uso de cultivares resistentes, associado à rotação de culturas e a fungicidas aplicados às sementes ou à parte aérea. Entretanto, os fungicidas, além de aumentar o custo de produção, podem representar ameaça ao meio ambiente e à saúde humana ou animal. A resistência genética constitui, portanto, a medida mais adequada ao manejo da mancha-em-rede, com o qual as instituições de pesquisa e a rede de indústria têm priorizado suas ações.

Perdas de grãos de cevada (rendimento e peso) estão intimamente associados à suscetibilidade das cultivares à macha-em-rede (Mathre, 1982). Variabilidade genética entre genótipos de cevada, quanto à suscetibilidade à mancha-em-rede, foi constatada na Austrália (Khan, 1971), na França (Arabi et al., 1991) e na África do Sul (Scott, 1992). A variabilidade do patógeno foi constatada em 1990 no Canadá (Tekauz,1990). Harrabi & Kamel (1990) observaram grande variabilidade de virulência de P. teres, cuja genética da resistência da cevada a esse patógeno era controlada por cinco genes. As diferenças nos níveis de resistência de cevada e na virulência de isolados do fungo foram relatadas também na França por Arabi et al. (1992).

Khan & Boyd (1969) demostraram a existência de três raças fisiológicas de D. teres, e Tekauz (1983), trabalhando com D. graminea, relatou especialização fisiológica, entre isolados e cultivares de cevada, que caracteriza diferenças quanto à virulência dos isolados.

Keeling & Banttari (1975) constataram que o patógeno Pyrenophora teres poderia esporular em pequenas lesões necróticas em linhagens resistentes de cevada. Porém, parece não haver especificidade do patógeno ao tipo de tecido foliar, uma vez que todos os tipos virulentos foram isolados de folhas ou sementes de plantas doentes.

Jonsson et al. (1997), testando a reação de 109 linhagens de cevada a seis isolados monospóricos suecos e a um isolado canadense, concluíram haver diferenças entre as linhagens, quanto à reação a D. teres e quanto à virulência entre os isolados utilizados oriundos dos dois países.

A interpretação genética da resistência do hospedeiro depende da expressão fenotípica e da interação do patógeno e hospedeiro, refletindo a segregação de genes específicos envolvidos (Khan, 1969). Fatores genéticos e de ambiente, ligados ao patógeno, podem influenciar a reação do hospedeiro. Skov & Haahr (1987) mostraram que populações naturais de D. teres variam quanto à virulência, de uma região para a outra, ou em freqüência de ano para ano. Shipton et al. (1973) relataram também que a progênie de um conídio de D. teres permanece segregando em características culturais e patogênicas por, no mínimo, seis gerações.

O objetivo deste trabalho foi determinar a reação de cultivares de cevada à mancha-em-rede, assim como a variabilidade genética, a composição e a virulência de isolados de seu agente causal, D. teres, oriundos do Sul do Brasil.

Material e Métodos

O trabalho foi realizado na Embrapa-Centro Nacional de Pesquisa de Trigo (CNPT), Passo Fundo, RS. Cinquenta e oito cultivares de cevada foram avaliadas quanto à reação a D. teres, em casa de vegetação (Tabela 1). Foram semeadas aleatoriamente três sementes por vaso de plástico (P500) com capacidade de 500 g de solo. Os vasos permaneceram em casa de vegetação até a inoculação sob temperatura de 17°C e fotoperíodo de 12 horas (Lâmpadas fluorescentes de 40 W emitindo 260 a 280 µE m^-2 s^-1).

Utilizaram-se dois isolados monósporicos (isolados 9720 e 9611), pertencentes ao banco de isolados da Embrapa-CNPT, por apresentarem boa capacidade de esporulação em meio de cultura. Por falta de sementes, as linhagens PFC 8590, PFC 9212, PFC 86104, PFC 85104 e PFC 9202 foram testadas somente em relação ao isolado 9720. O inóculo foi preparado em meio V8-ágar, sob temperatura de 23 a 25°C, por dez dias, e depois, as suspensões de conídios foram filtradas em duas camadas de gases, a fim de se eliminarem os fragmentos de micélio, quantificados e aplicados às plantas segundo o protocolo de Tuite (1969). Para facilitar a dispersão do inóculo sobre a superfície foliar, foi adicionado o surfactante Tween 20 (polyoxyethylene-20-sorbitan monolaurate), a 100 µL por litro, na suspensão de conídios.

As plantas foram infectadas no estádio 13, segundo Zadoks et al. (1976), ou seja, quando apresentavam três folhas totalmente expandidas. O inóculo foi introduzido com auxílio de um atomizador (modelo 15; DeVillbiss Co. Somerset, PA), à pressão de 55 kPa, na concentração de 1,5x10⁴ conídios por mL, na proporção de 0,8 mL por planta. Os vasos contendo três plantas submetidas a inoculação foram colocados e conservados em câmara úmida por 24 horas no escuro, a uma temperatura de 21±1°C e umidade relativa acima de 90%. Após a secagem da superfície foliar, as plantas foram retornadas para a casa de vegetação, onde permaneceram sob temperatura de 22±1°C até a avaliação dos resultados.

As avaliações foram feitas sete dias após a inoculação, com base na escala de Harrabi & Kamel (1990), em que a nota 0 (AR: altamente resistente) correspondia à ausência de sintomas; nota 1 (R: resistente), lesões em forma de pontos isolados e sem clorose; nota 2 (MR: moderadamente resistente), lesões pequenas e alongadas, pouca clorose, mancha-em-rede não diferenciada; nota 3 (MS: moderadamente suscetível), lesões alongadas em forma de rede, clorose moderada, e nota 4 (S: suscetível), mancha-em-rede bem desenvolvida (mais de 1 mm), clorose e necrose bem pronunciadas. O delineamento estatístico utilizado foi completamente casualizado, com três repetições, e cada repetição foi correspondente a um vaso. Os resultados obtidos foram submetidos à análise de variância, e as médias, comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.

Com base em dados de literatura e no experimento anterior (Tabela 2), foram relacionadas 14 cultivares de cevada, com vistas aos testes de variabilidade patogênica (BR 2, BR 1, EMBRAPA 43, MN 681, Alexis, Arena, Excel, PFC 9211, PFC 9216, PFC 85104, PFC 9325, PFC 8590, PFC 94008 e B 1215). Vinte e cinco isolados de D. teres foram caracterizados quanto a sua virulência para a cevada na fase de mancha-em-rede. Os isolados foram coletados nos estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná e Distrito Federal, e obtidos a partir de sementes ou folhas de campos comerciais e experimentais de cevada. O método empregado, quanto à semeadura de cevada, ao método de inoculação de conídios e à avaliação da reação de resistência, foi igual ao empregado no experimento anterior. As plantas foram infectadas com uma suspensão de 1,7x10⁴ conídios por mL, na proporção de 0,8 mL/planta. O delineamento estatístico utilizado foi completamente casualizado, com três repetições, e cada repetição correspondeu a um vaso com três plantas. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância, e as médias, comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.

Os patótipos foram designados de acordo com o sistema de nomenclatura de Limpert & Müller (1994), o qual usa hospedeiros diferenciais ordenados. A reação de cada isolado do patógeno a um hospedeiro diferencial é primeiro descrito como um sistema de valor binário, atribuindo-se valor um (1) para virulento, e zero (0) para avirulento (ou baixa virulência). Os valores binários de cada componente são convertidos para valores de decênio, por meio de fatores de conversão 2⁰, 2¹ e 2² para o primeiro, segundo e terceiro hospedeiros diferenciais, respectivamente. As reações a isolados, nos hospedeiros diferenciais, foram descritas como 1 para alta virulência (MS e S) e baixa virulência (AR, R e MR). Por exemplo, certo isolado A que exibe alta virulência para a cultivar X (1 x 2¹ = 2) e para cultivar Y (1 x 2⁵ = 32), e baixa virulência para as demais cultivares, resultaria no número-código 34 para esse patótipo.

Na comparação do número de lesões e da severidade, foram selecionados seis isolados (9720, 9722, 9715, 9602, 9723 e 9716), por apresentarem boa capacidade de esporulação. Os isolados foram inoculados na concentração 1,5x10⁴ conídios por mL , nas cultivares BR 2, BR 1, EMBRAPA 43, MN 681, Arena, Excel, PFC 9211, PFC 9325 e PFC 8590. Os inóculos foram preparados, quantificados e aplicados às plantas conforme o protocolo de Tuite (1969). O estádio das plantas e o método de inoculação foram iguais aos anteriormente descritos, porém foram utilizadas cinco plantas por cultivar/isolado/vaso. O número de lesões por vaso foi avaliado 72 horas após a inoculação, e a severidade, aos sete dias. A severidade foi avaliada com auxílio da escala diagramática, utilizada para Drechslera avenae e Drechslera tritici-repentis, proposta por James (1971). O delineamento experimental utilizado foi o de tratamentos completamente casualizados, com cinco repetições, e cada repetição correspondeu a um vaso com cinco plantas. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância, e as médias, comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. Realizou-se a análise conjunta dos experimentos de número de lesões e de severidade, pois os quadrados médios residuais de ambos não ultrapassaram uma relação aproximada de 7:1, conforme Banzatto & Kronka (1989).

Resultados e Discussão

As cultivares de cevada diferiram entre si quanto à reação à mancha-em-rede, causada por Drechslera teres (Tabela 2). Resultados semelhantes foram obtidos por Khan (1971), Arabi et al. (1990, 1991) e Scott (1992), os quais constataram diferenças no grau de suscetibilidade das cultivares, quando nelas foram inoculados os isolados de D. teres provenientes de isolamentos de folhas e de sementes de cevada.

As cultivares, em sua maioria, mostraram suscetibilidade a um ou mais isolados testados. Assim, 22 apresentaram resistência ao isolado 9720, e 15, resistência ao isolado 9611, o que evidencia a existência de uma reação diferencial entre isolados do patógeno e as cultivares testadas, demostrando diferenças na virulência entre os isolados.

As cultivares BR 2, EMBRAPA 43, PFC 9201, PFC 9205, PFC 9210, PFC 9211, PFC 9213, PFC 9306 e PFC 94008 apresentaram resistência moderada a ambos os isolados testados. As linhagens PFC 9201, PFC 9205, PFC 9210, PFC 9211 e PFC 9213, derivadas de cruzamento com a cultivar BR 2, e as linhagens PFC 9306 e PFC 94008, derivadas do cruzamento de PFC 8590, foram resistentes. A resistência dessas cultivares é provavelmente derivada dos genitores anteriormente referidos. As linhagens PFC 8590, PFC 9212, PFC 86104, PFC 85104 e PFC 9202 mostraram resistência apenas ao isolado 9720, enquanto as linhagens PFC 9219 e PFC 9436 foram suscetíveis, e as linhagens PFC 940016 e AF 9215 apresentaram reações intermediárias a este isolado.

A resistência parcial deve ser considerada como alternativa para a possível instabilidade da resistência vertical (Arabi et al., 1990). A alteração da reação de moderadamente resistente para suscetível a certos isolados pode ser atribuída a diferenças na virulência entre isolados. As cultivares suscetíveis, Arena e BR 1, também apresentaram variações entre os isolados 9720 e 9716, por exemplo.

Os resultados indicam haver uma variabilidade qualitativa, reação diferencial entre cultivares e isolados, ou seja, diferenças de virulência. Houve diferenças entre cultivares e entre isolados, mas a variação na reação a diferentes isolados dentro da mesma cultivar e no mesmo isolado entre cultivares não mostrou diferenças significativas. As cultivares que apresentaram resistência moderada a vários isolados mostraram-se, em alguns casos, moderadamente suscetíveis a outros. Isto pode ser atribuido a variações na virulência do patógeno, o que indica variabilidade entre os isolados de D. teres oriundos do Sul do Brasil. Jonsson et al. (1997), trabalhando com isolados de D. teres, obtiveram resultados semelhantes aos obtidos no presente trabalho. Khan & Boyd (1969) constataram que o fungo causador da mancha-em-rede de cevada apresentou especialização fisiológica entre isolados e cultivares. O fato de a cultivar Alexis ter sido suscetível aos isolados 9605, 9603, 9725, 9613, 9601, 9610, 9712 e 9715 e moderadamente resistente a vários outros (isolados 9716, 9602, 9720, 9607, 9714, 9609, 9717, 9604, 9606, 9611, 9718, 9608 e 9722) demonstra haver reação diferencial entre cultivar e isolado, o que leva a concluir diferenças quanto à virulência de D. teres.

Foram identificados 16 patótipos de D. teres entre os 25 isolados testados, com base na reação dos isolados nas cultivares de cevada, nas quais foram inoculados (Tabela 3). Doze destes representaram a freqüência de dois isolados (patótipos 0 e 58) e de quatro isolados cada, no caso dos patótipos 34 e 42. Todas as cultivares foram efetivas para caracterização da virulência de D. teres, por apresentarem reações típicas de resistência ou de suscetibilidade.

Somente três patótipos (0, 34, 42) apresentaram certo agrupamento. O patótipo zero (0), correspondente a 8% dos isolados testados, foi encontrado somente no Município de Lapa, PR. O patótipo 34, correspondendo a 16% dos isolados testados, foi encontrado distribuído nos estados do Paraná e do Rio Grande do Sul. Porém, o patótipo 42, correspondente a 20%, foi encontrado nas localidades de Lapa e Guarapuava, PR. Todos os patótipos foram isolados de folhas e sementes de plantas doentes.

Houve diferença entre os isolados testados quanto à reação de cultivares à mancha-em-rede (Tabela 4). Harrabi & Kamel (1990) também observaram grande variabilidade na virulência dos isolados de D. teres. Essa observação foi também relatada por Tekauz (1990) e por Arabi et al. (1992), em cultivares de cevada. Tekauz & Mills (1974) constataram diferenças quanto à virulência de isolados de D. teres em diferentes cultivares ou linhagens de cevada.

Diferenças entre isolados quanto ao número de lesões foram também constatadas (Tabela 4). Os isolados 9602 e 9715 mostraram maior severidade; porém, não diferiram entre si quanto ao número de lesões apresentadas na média das dez cultivares. O número de lesões do isolado 9602 foi estatisticamente superior ao número de lesões dos isolados 9716, 9723, 9722 e 9720, mas não diferiu do número de lesões do isolado 9715, e o isolado 9720 apresentou o menor número de lesões.

Os isolados apresentaram diferentes graus de severidade, independentemente da cultivar (Tabela 5). Há uma clara separação entre os isolados, quanto à severidade da doença apresentada, demonstrando, assim, haver variabilidade entre eles, quando comparados com relação a esta característica. A severidade e o número de lesões estão diretamente relacionados com o isolado, o que demonstra variação quanto à virulência, entre diferentes isolados, independentemente da cultivar. A reação de resistência das diferentes cultivares e linhagens diferiu conforme o isolado inoculado. De acordo com Mathre (1982), a severidade da mancha-em-rede para a cevada está intimamente relacionada com a suscetibilidade da cultivar, e com o isolado nelas inoculado.

Conclusões

1. Cultivares de cevada diferem quanto à reação a Drechslera teres, e evidenciam variabilidade genética.

2. Os genótipos BR 2, EMBRAPA 43 e PFC 8590 são fontes de resistência à mancha-em-rede.

3. Alta variabilidade do patógeno (D. teres) no Sul do Brasil, onde 90% da área de cevada é cultivada com o BR 2, constitui risco de quebra de resistência, e de surgimento de novos tipos patogênicos.

4. O sistema binário de Limpert & Müller permite diferenciar isolados em patótipos, o que possibilita o seu uso na caracterização da virulência de D. teres.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  12 Ago 2002
• Data do Fascículo
  Jun 2002

Histórico

• Aceito
  08 Nov 2001