Efeito do silício no controle da cercosporiose em três variedades de cafeeiro

Effect of silicon on the control of brown eye spot in three coffee cultivars

COMUNICAÇÕES COMMUNICATIONS

Efeito do silício no controle da cercosporiose em três variedades de cafeeiro^*

Effect of silicon on the control of brown eye spot in three coffee cultivars

Adélia A. A. Pozza^I; Eduardo Alves^II; Edson A. Pozza^II; Janice G. de Carvalho^I; Marcelo Montanari^I; Paulo T. G. Guimarães^III; Deila M. Santos^II

^IDepartamento de Ciência do Solo

^IIDepartamento de Fitopatologia, UFLA, Cx. Postal 37, CEP 37200-000, Lavras, MG, Fax: [phone], e-mail: [e-mail]

^IIIEPAMIG-CTSM, Cx. Postal 176, CEP 37200-000, Lavras, MG

RESUMO

A cercosporiose do cafeeiro (Coffea arabica), causada por Cercospora coffeicola, é uma das mais importantes doenças na fase de viveiro. O objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito da aplicação de silício (1 g de CaSiO₃ incorporada em 1 kg do substrato utilizado para encher os tubetes) no controle dessa doença em três variedades de cafeeiro (catuaí, mundo novo e icatú) e, determinar quais os possíveis fatores de resistência associados. As plantas com dois pares de folhas foram inoculadas com suspensão de 1,4 x 10⁴ conídios de C. coffeicola por ml. Aos sete meses após a inoculação avaliaram-se a porcentagem de folhas lesionadas e o número total de lesões por planta. Após essa avaliação, retiraram-se amostras das folhas para o estudo em Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Microanálise de Raios-X (MAX). As plantas da variedade catuaí tratadas com silicato, tiveram redução de 63,2% nas folhas lesionadas e de 43% no total de lesões por planta, em relação à testemunha. A MAX e o mapeamento para Si indicaram distribuição uniforme do elemento em toda a superfície abaxial das folhas de cafeeiro nas três variedades tratadas. Nas folhas das plantas não tratadas, o Si foi raramente encontrado. Nas imagens de MEV também foi observada camada de cera bem desenvolvida na superfície inferior das folhas originárias de todas as plantas tratadas, sendo esta mais espessa em catuaí e rara ou ausente nas não tratadas.

Palavras-chave adicionais: mancha de olho pardo, Coffea arabica, Cercospora coffeicola, nutrição mineral.

ABSTRACT

Brown eye spot of coffee (Coffea arabica) is an important nursery disease. The goal of this work was to evaluate the effect of silicon (1 g of CaSiO₃ incorporated in 1 kg of substrate used to fill the containers) on the control of this disease in three coffee cultivars, catuaí, mundo novo and icatú, and to determine which resistance factors were stimulated. Young plants with two pairs of leaves were inoculated with a suspension containing 1.4 x 10⁴Cercospora coffeicola conidia.ml^-1. Seven months after inoculation the plants were evaluated to determine the percentage of leaves with disease (%) and the total number of lesions per plant. Before the evaluation, leaf samples were studied using a scanning electron microscope and X-ray microanalysis. In the catuaí cultivar treated with silicon, ther was a reduction of 63,2% of leaves with lesions and 43% of total lesions per plant, in relationship the non-treated plants. X-ray microanalysis and mapping of Si showed uniform distribution of elements on all abaxial surfaces of leaves in all the treated cultivars. On leaves of non-treated plants, the Si was rare or absent. Scanning electron microscopy also showed a very well developed wax layer on the lower leaf surfaces of all cultivars, but this layer was thicker in the catuaí cultivar and thin or absent in control plants.

A cercosporiose ou "mancha-de-olho-pardo", causada por Cercospora coffeicola Berk. & Cooke, constitui uma das principais doenças da fase de viveiro da cultura do café (Coffea arabica L.). As plantas doentes apresentam desfolha, redução no desenvolvimento e raquitismo, tornando-se impróprias ao plantio (Fernandez-Borrero et al., 1966). O principal método de controle da cercosporiose é o químico. No entanto, uma prática alternativa é manejar a nutrição mineral para aumentar a resistência à doença (Marschner, 1995).

Dentre os nutrientes minerais utilizados no manejo de doenças o silício destaca-se por reduzir a severidade de importantes doenças em várias culturas (Epstein, 1999). O silício pode atuar na constituição de barreira física de maneira a impedir a penetração de fungos e afetar os sinais entre o hospedeiro e o patógeno, resultando na ativação mais rápida e extensiva dos mecanismos de defesa pré e pós-formados da planta (Chérif et al., 1992; Chérif et al., 1994; Epstein, 1999). Como função estrutural, proporciona mudanças anatômicas nos tecidos, como células epidérmicas com a parede celular mais espessa devido à deposição de sílica nas mesmas (Blaich & Grundh Fer, 1998), favorecendo a melhor arquitetura das plantas, além de aumentar a capacidade fotossintética e resistência às doenças (Bélanger & Menzies, 2003).

A microanálise de raios X (MAX) é uma técnica utilizada para avaliar e explicar o efeito do silício na resistência das plantas (Lux et al., 2002). Associada a esta, a microscopia eletrônica de varredura (MEV), também pode trazer importantes informações sobre a formação de barreiras físicas à penetração e colonização dos patógenos.

Tendo em vista esses fatores, o objetivo desse trabalho foi avaliar a eficiência do silicato de cálcio no controle da cercosporiose em mudas de três variedades de cafeeiro e estudar por meio da MEV e MAX os mecanismos de resistência envolvidos.

O experimento foi implantado no viveiro de café da Fazenda Experimental da EPAMIG, Centro Tecnológico do Sul de Minas, Lavras, MG. Foram avaliadas três variedades de café, catuaí vermelho - IAC 99, mundo novo - IAC 379/19 e icatú - IAC 2942. Os tratamentos foram: 1 g silicato de cálcio (CaSiO₃) por quilo de substrato e a testemunha, sem silicato. O substrato foi constituído por 80% de esterco bovino curtido e 20% de terra de subsolo. As plântulas foram obtidas em germinador de areia lavada e transplantadas para os tubetes no estádio de "palito de fósforo".

O experimento foi conduzido em delineamento experimental inteiramente casualizado em esquema fatorial de três variedades combinadas com duas adubações (com e sem Si) e quatro repetições. As parcelas foram constituídas por 16 tubetes de 120 cm³, considerando-se como parcela útil os seis centrais. Ao atingirem dois pares de folhas definitivas as mudas de cafeeiro foram inoculadas com a suspensão de 1,4 x 10⁴ conídios/ml, segundo metodologia utilizada por Pozza (1999). O número de folhas doentes (%) e o total de lesões de C. coffeicola foram avaliados antes da coleta de amostras para MEV, quando as mudas encontravam-se com sete meses de idade.

A preparação e a observação em MEV (DSM940 - Zeiss, acoplado ao sistema de microanálise de raios-X: EDS - OXFORD INSTRUMENT Link ISIS) foi realizada no NAP/MEPA da ESALQ/USP. Para tanto, foram retiradas folhas do terceiro par, de cinco mudas de cafeeiro, dos tratamentos com as doses zero e 1,0 g de CaSiO₃/kg de substrato para cada variedade. De cada folha amostrada, foram retirados dois fragmentos do limbo foliar (3 x 3 mm cada) e preparados para MEV. Os dez espécimes obtidos para cada tratamento foram montados em suportes de alumínio "stubs", com o auxílio de fita adesiva de carbono dupla face, sendo cinco com a face inferior do limbo voltada para cima e cinco para baixo. Em seguida foram cobertos com ouro e observados em MEV. Todos os espécimes montados foram observados e quatro imagens da superfície de cada amostra foram geradas e registradas digitalmente, ao acaso, nas condições de 20 Kv e distância de trabalho de 9 mm. Destas imagens, foram selecionadas duas imagens de cada variedade e preparadas no Software Photopaintâ do pacote Corel Draw 9â.

Dez fragmentos, também de 9 mm², do limbo foliar, das mesmas folhas utilizadas para a observação em MEV, foram preparados para a MAX. Cortaram-se os dez fragmentos, sendo a metade deles montada em suportes de alumínio com a face superior voltada para cima e, a outra metade montada com a face inferior voltada para cima. Estes espécimes foram levados para dessecador contendo sílica gel, onde permaneceram por 24 h. Em seguida, foram levados ao aparelho "sputtering" (MED 010, Balzer) e cobertos com uma fina camada de carbono para serem observados em MEV com distância de trabalho 25 mm e 20 kv. Após análise dos elementos presentes nas amostras, procedeu-se o mapeamento para Si na área analisada, utilizando o Software ISISâ. Imagens de MEV foram também geradas, porém, devido a pior qualidade das mesmas, proporcionadas pela técnica, estas não foram apresentadas neste trabalho.

Foram observadas interações significativas entre as variedades e a presença de silício em relação à intensidade da doença. As plantas da variedade catuaí com silício incorporado ao substrato apresentaram 63,2% menos folhas lesionadas e 43% menos lesões, quando comparadas à testemunha. Também houve diferença significativa entre as variedades, a catuaí e a mundo novo apresentaram maior número médio de folhas doentes e lesões por planta do que icatú (Tabela 1). Segundo Matiello & Almeida (1997), a variedade icatú apresenta maior resistência à cercosporiose. Plantas resistentes à doença apresentam menor resposta à aplicação de silício, dessa forma, a resposta da variedade icatú foi semelhante à proporcionada pelo silício nas variedades catuaí e mundo novo (Tabela 1). Rodrigues et al. (2001) também encontraram menores respostas à aplicação de CaSiO₃ nas variedades resistentes, para o controle da rizoctoniose de arroz (Orysa sativa L.) causada por Rhizoctonia solani Khun.

O efeito do Si no controle de doenças em várias culturas foi relatado tanto em mono, quanto em dicotiledôneas. Para o cafeeiro, esse efeito ainda não foi bem elucidado. Os mecanismos pelos quais o silício pode conferir resistência à determinada doença podem ser por acúmulo do elemento na parede das células da epiderme e cutícula, acúmulo no local de penetração do patógeno (barreiras estruturais), ou ativação das barreiras químicas e bioquímicas da planta (Epstein, 1999). Por meio de MEV, observou-se a presença de uma cutícula mais espessa na superfície inferior da folha das plantas tratadas com silício, principalmente devido à camada de cera epicuticular mais desenvolvida. Essa camada de cera epicuticular, em algumas amostras principalmente de catuaí, cobriu parcialmente os estômatos (Figura 1 B, ^D, ^F), enquanto nas testemunhas os estômatos puderam ser observados com clareza (Figura 1 A, ^C, ^E). Dentre as variedades, a catuaí apresentou camada de cera epicuticular mais espessa (Figura 1B). Essa camada pode ter tornado a superfície hidrofóbica, impedindo a formação do filme de água, importante para os processos vitais da patogênese como a germinação e a penetração, além de permitir o acúmulo de substâncias antifúngicas na cutícula. Pascholati & Leite (1985) citaram vários exemplos de patossistemas onde a espessura da cutícula teve efeito sobre a penetração de fungos. Portanto, a cutícula mais espessa com a camada de cera epicuticular mais desenvolvida observada neste estudo, pode explicar em grande parte a redução no número de lesões de C. coffeicola nas variedades mundo novo e catuaí, fato ainda não verificado em outros experimentos com aplicação de silício.

Na MAX nenhuma diferença significativa foi verificada, quanto à presença de silício na superfície superior das folhas e na parte interna do limbo foliar em relação ao controle. Porém, na face inferior das folhas verificou-se maior quantidade de silício nas folhas de plantas tratadas (Figura 2 B, ^D, ^F) do que nas não tratadas, sendo o silício ausente nestas últimas (Figuras 2A, ^2C e ^2E). Quando se procedeu ao mapeamento para Si, verificou-se distribuição uniforme do Si na superfície da área analisada das folhas tratadas (Figura 3B). Na testemunha, o Si foi encontrado de forma localizada (Figura 3A).

A polimerização de silício na superfície inferior da folha, processo denominado silicificação, é comum em gramíneas (Lux et al., 2002) e pode ocorrer em dicotiledôneas (Epstein, 1999), porém até então não havia sido verificado em cafeeiro. Foi observado através da MAX que o Si encontrava-se posicionado principalmente na epiderme, pois, quando as áreas com pouca cera epicuticular foram analisadas, o teor do elemento foi detectado em menor quantidade. Em corte transversal da folha a quantidade de Si detectada foi mínima e praticamente igual a da testemunha. Em áreas da superfície inferior da folha onde a cutícula foi retirada ainda se verificou a presença de Si quando se procedeu ao mapeamento (dados não apresentados). A presença deste elemento na camada externa da epiderme foi observada por Carver et al. (1987). Esses autores também observaram que a complexação do sílicio com compostos fenólicos na parede das células da epiderme pode reduzir e dificultar a expansão das lesões, bem como a intensidade de doença, por tornar as células mais rígidas, fato verificado mais recentemente por Rodrigues et al. (2001). Essas constatações podem afetar a epidemiologia da doença tanto por reduzir a penetração, quanto por contribuir para menor esporulação do fungo.

Além do Si, as amostras tratadas apresentaram maior quantidade de Fe e a presença de Zn e Cu, a qual não foi verificada nas testemunhas (Figuras 2A-2F). Além da ação antifúngica (Marschner, 1995), esses nutrientes podem atuar como co-fatores na síntese de enzimas, inclusive naquelas ligadas a patogênese tornando-se mais uma evidência da atuação destas substâncias no processo de defesa da planta. A maior quantidade desses microelementos pode estar associada à indução da resistência sistêmica (Bélanger & Menzies, 2003) e contribuir para melhor nutrição das mudas. Essa resistência foi observada em arroz e em pepino (Cucumis sativus L.) devido à produção de fitoalexinas e compostos fenólicos em plantas tratadas com silício (Fawe et al., 1998; Seebold et al., 2000). Outro efeito do silício é o da ativação das defesas químicas e bioquímicas da planta, aumentando o conteúdo de fenóis, a atividade de quitinases, b-1,3-glucanases, peroxidases, b-glicosidades, fenilamonia liase e polifenoloxidase (Fawe et al., 1998; Rodrigues et al., 2001; Bélanger & Menzies, 2003) as quais não foram analisadas neste estudo. Essas análises, em trabalhos futuros, poderiam contribuir para explicar a redução do número de lesões nas variedades catuaí e mundo novo.

Aceito para publicação em 06/11/2003

Autor para correspondência: Adélia A. A. Pozza

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Parte da Tese de Doutorado da primeira autora. Universidade Federal de Lavras (2004)

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  27 Abr 2004
• Data do Fascículo
  Abr 2004