Relação entre a incidência de Fusarium graminearum em sementes, emergência e ocorrência de giberela em plântulas de trigo

Relation between incidence of Fusarium graminearum in seeds, emergence and occurrence of giberela in wheat seedlings

RESEARCH ARTICLE ARTIGO

Relação entre a incidência de Fusarium graminearum em sementes, emergência e ocorrência de giberela em plântulas de trigo

Relation between incidence of Fusarium graminearum in seeds, emergence and occurrence of giberela in wheat seedlings

Daniel Garcia Júnior^{I, *}; Marta H. Vechiato^II; José O.M. Menten^I; Maria Imaculada P.M. Lima^III

^IDepartamento de Entomologia, Fitopatologia e Zoologia Agrícola, ESALQ, Universidade de São Paulo, 13418-900, Piracicaba, SP, Brasil

^IICentro de Pesquisa e Desenvolvimento de Sanidade Vegetal - CPDSV, Instituto Biológico de São Paulo, 04010-970, São Paulo, SP, Brasil

^IIIEMBRAPA Trigo, Passo Fundo, RS, Brasil

RESUMO

Com o objetivo de verificar o comportamento de 30 genótipos de trigo em relação à emergência e à incidência de giberela em plântulas provenientes de sementes portadoras de Fusarium graminearum, foram instalados experimentos de laboratório e casa-de-vegetação. Em laboratório, as sementes utilizadas para os experimentos de emergência e incidência de giberela foram analisadas para sanidade pelo método do papel de filtro com congelamento. Em casa-de-vegetação, as sementes foram distribuídas em caixas de plástico, contendo areia tratada com brometo de metila. O delineamento utilizado foi o de blocos casualizados, constituído de 30 tratamentos com quatro repetições de 50 sementes, perfazendo um total de 200 sementes/tratamento. As avaliações da emergência de plântulas e da incidência de giberela foram feitas aos sete, 14 e 21 dias após a semeadura (DAS), contando-se o número de plântulas emergidas e retirando-se as plântulas sintomáticas, as quais foram submetidas a câmara úmida, por 24 horas, em laboratório. Não houve diferença significativa da incidência do patógeno na emergência das plântulas. Não foi constatada correlação entre a incidência de giberela nas plântulas e o nível de resistência dos genótipos, bem como entre incidência de giberela nas plântulas e a incidência do patógeno nas sementes.

Palavras-chave: fusariose, patologia de sementes, genótipos.

ABSTRACT

In order to verify the behavior of 30 genotypes of wheat in relation to the emergence and incidence of giberela in wheat seedlings from seeds contaminated with F. graminearum, experiments were carried out under laboratory and greenhouse conditions. In the laboratory, seeds were analyzed for health using freezer blotter test. In the greenhouse, seeds were sowed in plastic boxes filled with sand treated with methyl bromide. Statistical design was randomized blocks with 30 treatments, four replications of 50 seeds (200 seeds/treatment). Emergence of seedlings and giberela incidence were evaluated at seven, 14 and 21 days after sowing. Symptomatic seedlings were removed and submitted to humid chambers for 24 hours under laboratory conditions. There was no significant difference in the incidence of the pathogen in the emergence of seedlings. There was no correlation between the incidence of F. graminearum in the genotypes and incidence of giberela in seedlings, nor between the incidence of giberela in seedlings and the incidence of the pathogen in the seeds.

Keywords: Fusarium head blight, seed pathology, genotypes.

INTRODUÇÃO

Entre os fatores que se apresentam como limitantes para o cultivo do trigo no Brasil, estão as doenças. Dentre elas, a giberela ou fusariose do trigo, cujo agente causal é o fungo Gibberella zeae (Schwein.) Petch (anamorfo Fusarium graminearum Schwabe), transmitido pela semente, é uma doença que se manifesta mais intensamente em regiões com excesso de chuva e temperaturas amenas durante os períodos de floração e maturação dos grãos, podendo ser encontrada de forma generalizada por todo o mundo. No Brasil, a giberela alcançou o "status" de principal doença nas regiões tritícolas, principalmente na região Sul do país (Del Ponte et al., 2004; Forcelini, 1991).

A transmissão do patógeno da semente para a plântula ocorre entre as etapas de disseminação e colonização do seu ciclo de vida. Esse processo implica no transporte que proporciona uma infecção bem sucedida, dando origem a uma planta doente. Quanto à quantificação da transmissão, esta pode ser realizada através da detecção dos sintomas nas plantas, partindo do princípio de que o único meio de inoculação foi através da associação do patógeno com a semente (Menten & Bueno, 1987). Patógenos necrotróficos, em sua grande maioria e parte dos biotróficos, utilizam-se da semente como veículo de disseminação, abrigo e sobrevivência (Barba et al., 2002a).

Dentre os fatores que afetam a transmissão de patógenos a partir de sementes e que podem afetar o estabelecimento do patógeno em uma cultura destacam-se: espécie cultivada (resistência varietal), condições ambientais (umidade ambiental e do solo, temperatura, vento, chuva e luz), inóculo (viabilidade, localização na semente, tipo), práticas culturais (tipo de solo, pH, população de plantas, profundidade de semeadura e época de plantio, fertilização, etc.), sobrevivência do inóculo, vigor da semente, microflora do solo e da semente, entre outros (Barba et al., 2002b; Neergaard, 1977). Tais fatores podem reduzir ou incrementar significativamente a passagem do patógeno para os órgãos foliares e/ou radiculares da planta hospedeira, refletindo no desenvolvimento da doença na lavoura (Neergaard, 1983; Agarwal & Sinclair, 1997).

O grau de severidade de ocorrência da doença na planta, presumivelmente, deve ser proporcional ao transporte e à transmissão do patógeno pelas sementes. Presume-se, também, que a variabilidade genética existente quanto à resistência das plantas ao patógeno deve estender ao nível de transmissão para as sementes e destas para as plântulas. Contudo, trabalhos de pesquisa realizados com algodoeiro e outras culturas, têm demonstrado que nem sempre existe essa correlação positiva (Tanaka, 1991).

A transmissão de patógenos através das sementes é capaz de propiciar: i. a introdução do patógeno em novas áreas; ii. a sobrevivência do microrganismo na ausência do hospedeiro; iii. seleção e disseminação de raças específicas a determinados hospedeiros; e iv. distribuição através da população de plantas como focos primários de inóculo (Menten & Bueno, 1987).

Por se tratar de uma associação biológica, as taxas de transmissão planta-semente e semente-plântula são bastante influenciadas pelo ambiente e pelas características inerentes ao patógeno e ao hospedeiro. A idade da planta, na ocasião da infecção, por exemplo, é um dos fatores que afeta a transmissão (Lima et al., 1985). De qualquer forma, essa relação biológica é afetada por fatores físicos, biológicos e também por aqueles inerentes ao tipo de germinação das sementes (Machado, 1988).

Para patógenos habitantes do solo, como é o caso dos fungos pertencentes ao gênero Fusarium, o acesso à superfície dos frutos e sementes é favorecido pelo contato direto dessas estruturas com o solo ou através de respingos de chuva ou de irrigação por aspersão (Galves, 1976). Existem ainda duas outras maneiras possíveis de estabelecimento do patógeno no interior das sementes: através do sistema vascular de plantas atacadas e através de órgãos fertilizadores, como grão de pólen, contaminados ou infectados (Baker & Smith, 1976; Neergaard 1977). No caso da contaminação de sementes por patógenos, esta é comumente concretizada pela mistura mecânica do inóculo por ocasião da manipulação de plantas durante a colheita (Machado, 1988).

Não há segurança de que os patógenos associados a semente infectarão as plântulas. É portanto essencial diferenciar o transporte do patógeno por meio da semente, de um lugar para outro, e sua transmissão bem sucedida à progênie do hospedeiro. A simples presença de um patógeno na semente não assegura a sua passagem às plântulas. A eficiência da passagem, ou mesmo da transmissão do patógeno, da semente às plântulas necessita ser mostrada e quantificada (Reis & Casa, 1998). Diferentes espécies de Fusarium são capazes de infectar grandes quantidades de sementes de um dado lote, podendo ocorrer falhas na germinação ou originar plântulas com sintomas de fusariose, especialmente se as sementes forem plantadas em solos quentes e secos (Cook, 1981). Particularmente para Fusarium graminearum, foi observado que este patógeno invade grandes porções de sementes de trigo, porém, sem afetar os embriões (Bechtel et al., 1985). Reduções na germinação das sementes infectadas foram atribuídas ao recomeço do crescimento fúngico e a invasão de tecidos embrionários seguidos por inibição. Sabe-se que não existem cultivares completamente resistentes

Os objetivos do presente trabalho foram avaliar a incidência de giberela em plântulas provenientes de sementes portadoras de F. graminearum e verificar a relação entre a incidência de F. graminearum em sementes de 30 genótipos de trigo e emergência sob condições controladas.

MATERIAL E MÉTODOS

Foram utilizadas sementes de 30 genótipos de trigo que diferem quanto à suscetibilidade a F. graminearum (suscetível, moderadamente suscetível, moderadamente resistente e resistente) colhidas na safra 2004 e cedidas pelo Centro Nacional de Pesquisa de Trigo, EMBRAPA Trigo, Passo Fundo RS (Tabela 1). Cada genótipo foi semeado em campo em parcela única de 5,0 m x 0,6 m, constituída de três linhas espaçadas 0,2 m entre si. As plantas foram conduzidas conforme as indicações técnicas para a cultura de trigo (Reunião, 2004).

O controle de doenças nas folhas foi realizado até o estádio 10 (emborrachamento) da escala de Large (1954). Visando manter um elevado nível de propágulos do patógeno, foram distribuídos no solo no início do espigamento grãos de trigo com peritécios de G. zeae. A partir do espigamento, quando passaram pelo menos quatro dias sem precipitação pluvial, a área experimental foi submetida a molhamento de espigas com formação de neblina (Lima & Fernandes, 2002). O sistema artificial de molhamento de espigas permite simular condições de ambiente favoráveis à giberela. No estádio 11.4 (ponto de colheita) foram colhidas manualmente 100 espigas de cada genótipo, conforme descrito por Lima et al. (1999). A trilha foi realizada em trilhadeira elétrica estacionária visando à máxima recuperação de grãos com sintomas de giberela (Lima, 2002). Em amostra de mil grãos realizou-se a separação visual e a determinação do percentual de grãos com sintomas de giberela.

Em laboratório foram realizados testes de sanidade com sementes oriundas dos 30 genótipos para determinar a incidência de F. graminearum presente nas mesmas. Empregou-se o método do papel de filtro modificado com congelamento utilizando 200 sementes de cada genótipo (25 sementes por placa). Em seguida, as placas foram incubadas por 10 dias a 20°C ± 2°C, com fotoperíodo de 12 horas de luz negra e 12 horas de escuro. A incubação foi interrompida no segundo dia e as placas foram colocadas em congelador a -18°C, por 24 horas, sendo em seguida incubadas novamente com as mesmas condições iniciais descritas anteriormente.

Em casa-de-vegetação, 50 sementes foram distribuídas em caixas plásticas, medindo 45 x 30 x 11 cm, contendo areia tratada com brometo de metila. As avaliações dos experimentos, para determinar a incidência de giberela e a emergência de plântulas, foram realizadas aos sete, 14 e 21 dias após a semeadura (DAS), contando-se o número de plantas emergidas. Durante o experimento foram registradas temperaturas diárias (máxima e mínima) e realizadas três regas diárias com sistema de aspersores utilizando bicos de vazão de 2,55 litros por minuto, controladas por um temporizador, sendo a primeira às 9:00 horas, a segunda 13:00 e a terceira às 18:00 horas. Para determinar a incidência de giberela observou-se a presença de sintomas em plântulas ou em, pelo menos, uma de suas estruturas vegetativas (colo, haste e raiz primária). As plântulas sintomáticas foram retiradas da areia e lavadas com água corrente, levadas ao laboratório e colocadas em câmara úmida, utilizando sacos plásticos contendo pequenos chumaços de algodão umedecidos com água destilada esterilizada, por sete dias, a 21°C ± 2ºC. Após este período, as plântulas com sintomas foram analisadas para verificar a presença de sinais do patógeno, com o auxílio de microscópio estereoscópio e óptico. Após a avaliação, para determinar a incidência de giberela nas plântulas emergidas provenientes de sementes portadoras de F. graminearum, contou-se o número de plântulas que apresentaram sintomas, calculando a porcentagem em relação ao número de sementes utilizadas na semeadura, multiplicando o valor por 100 e dividindo pelo nível inicial de incidência do patógeno nas sementes.

O delineamento utilizado foi em blocos casualizados (DBC), com quatro repetições de 50 sementes/tratamento cada, perfazendo-se um total de 200 sementes, para ambos os experimentos. Os dados de emergência e de plântulas com sintomas/sinais do patógeno, após serem transformados em porcentagem, foram submetidos à análise de variância, com auxílio do "software" STAT^®. Em seguida, calculou-se o coeficiente de correlação (r) entre: i. incidência de giberela nas plântulas e nível de resistência dos genótipos; e ii. incidência de giberela nas plântulas e incidência de F. graminearum nas sementes. No primeiro caso, para calcular o coeficiente de correlação, os níveis de resistência dos genótipos em relação a giberela - S (suscetível), MS (moderadamente suscetível), MR (moderadamente resistente) e R (resistente) foram transformados em valores numéricos (1, 2, 3 e 4, respectivamente).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A porcentagem de plântulas emergidas, avaliadas aos sete, 14 e 21 dias após a semeadura (DAS), variou de 60,0% a 97,5% (Tabela 2). Durante o período de avaliação da emergência e de sintomas nas plântulas, a temperatura média diária na casa-de-vegetação variou de 16,1°C a 20,6°C (Figura 1). Embora a temperatura tenha sido favorável ao desenvolvimento do F. graminearum, não se observou diferenças significativas na emergência, indicando que o patógeno não afetou a emergência de plântulas dos genótipos. Resultado semelhante foi encontrado por Vechiato (1997) para o patossistema Colletotrichum lindemuthianum e feijoeiro comum (Phaseolus vulgaris), no qual foi observado que não há efeito deste patógeno na emergência de plântulas de feijoeiro.

Detectou-se a presença de F. graminearum nas raízes primárias, com a possibilidade de causar podridão radicular e podridão da coroa, e no colo/haste das plântulas de trigo, indicando a possibilidade de causar podridão do colo e da haste. A presença de sinais do patógeno variou entre 0% e 2,0% no colo das plântulas; 0% e 2,5% tanto nas hastes quanto nas raízes primárias, porém não houve diferenças significativas entre os genótipos, para nenhuma das estruturas vegetativas (colo, haste e raiz primária) onde se detectou o patógeno (Tabela 2). Assim ficou evidenciado que F. graminearum é transmitido para diferentes partes da plântula de trigo a partir de sementes naturalmente infectadas. Resultados semelhantes foram encontrados por Teles Neto (2004) para o mesmo patossistema (F. graminearum e trigo) e por Sartori et al. (2004) para o patossistema F. moniliforme e milho (Zea mays).

Houve grande variação de incidências de giberela nas plântulas utilizando os diferentes genótipos (Tabela 1). Dentre estes, as cultivares BRS 193, BRS 210 e BR 18 Terena, consideradas suscetíveis a giberela, apresentaram incidências de giberela de 8,6%, 9,0% e 11,4%, respectivamente. Essas cultivares apresentaram elevadas incidências do patógeno nas sementes (41,0%, 43,0% e 33,0%, respectivamente), reforçando a teoria que o transporte do fungo pelas sementes não assegura, necessariamente, a sua transmissão à progênie. Segundo Menten (1991), é bastante comum que o transporte do fungo associado à semente seja superior ou, no máximo, igual à taxa de transmissão.

Outros resultados apresentados na Tabela 1 são referentes às cultivares BRS 209, BRS 220, BRS 208, BRS 229 e Frontana. Sendo elas consideradas moderadamente suscetíveis a F. graminearum, apresentaram incidências de giberela em plântulas de 9,1%, 12,8%, 5,0%, 19,5% e 5,8% e incidências nas sementes de 44,0%, 43,0%, 19,0%, 23,0% e 17,0%, respectivamente. Tais resultados indicam que nem sempre cultivares com alta incidência do patógeno nas sementes irão apresentar elevadas incidências de giberela em plântulas.

As cultivares como a BRS Umbu, BRS 179, BRS Timbaúva e BRS Louro, consideradas moderadamente resistentes, apresentaram incidências de giberela 33,4%, 5,8%, 8,4% e 58,3%, respectivamente, e 12%, 15%, 18% e 6%, respectivamente, de incidência do patógeno nas sementes. As cultivares BRS Louro e BRS Umbu, ao contrário das demais, apresentaram maiores valores de incidências de giberela e menor incidência de F. graminearum nas sementes.

Dentre as cultivares acima citadas, a cultivar BRS Louro, considerada cultivar moderadamente resistente a F. graminearum, apresentou elevada incidência de giberela (58,3%) e baixa incidência do patógeno (6,0%), indicando que nem sempre uma cultivar moderadamente resistente e com baixa incidência do patógeno irá apresentar baixa incidência de giberela nas plântulas. Estes resultados, bem como os acima mencionados, indicam que existe um comportamento bastante distinto em relação à presença de F. graminearum, bem como à sua transmissão da semente para diferentes regiões das plântulas, de acordo com o genótipo utilizado, independente do nível de resistência do mesmo.

As variações encontradas na incidência de giberela em plântulas eram esperadas, uma vez que a resistência varietal é um dos fatores capazes de influenciar a transmissão de um dado patógeno, da semente para a plântula (Barba et al., 2002b). Contudo, não se observou correlação significativa entre a incidência do patógeno nas sementes e incidência de giberela em plântulas, bem como entre a incidência de giberela e os níveis de resistência das cultivares a F. graminearum (Tabela 3).

Os altos valores de emergência obtidos, mesmo com a presença de sementes portadoras do patógeno, alertam para os cuidados que devem ser tomados quando se utilizam estas sementes, uma vez que, mesmo com baixos níveis de incidência do patógeno, quando semeadas no campo, servem de fonte de inóculo primário, possibilitando a disseminação do patógeno que, neste caso, é importante para a podridão de raízes e não para a giberela (doença de espiga). Quanto mais cedo aparecer a doença no campo, maior será a probabilidade da epidemia atingir níveis suficientemente altos, em fases críticas da cultura, para causar danos (Menten, 1991).

Estes resultados permitem concluir que F. graminearum não afetou a emergência de plântulas de trigo e que não houve correlação entre incidência de giberela em plântulas e o nível de resistência dos genótipos, bem como entre a incidência de giberela em plântulas e a incidência do patógeno nas sementes. Estas informações poderão dar subsídios para estabelecimento de padrões de tolerância em programas de certificação de sementes, uma prática que atualmente pesquisadores e autoridades da área estão tentando implantar para a melhoria do processo de produção de sementes, bem como para a comercialização das mesmas.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem à EMBRAPA Trigo e ao Instituto Nacional de Meteorologia INMET por ceder valioso material para a execução do presente estudo.

Recebido 26 Outubro 2007

Aceito 24 Julho 2008

Autor para correspondência: José O.M. Menten, e-mail: [e-mail]

Parte da Tese de Doutorado do primeiro autor. ESALQ, Universidade de São Paulo. Piracicaba SP. 2006.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  28 Out 2008
• Data do Fascículo
  Ago 2008

Histórico

• Aceito
  24 Jul 2008
• Recebido
  26 Out 2007