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UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA

CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E DA SAÚDE

DEPARTAMENTO DE FARMÁCIA E BIOLOGIA

CURSO DE LICENCIATURA E BACHARELADO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

REAÇÃO DE GENÓTIPOS DE ALGODOEIRO A Meloidogyne incognita (RAÇA 3) ASSOCIADO A Fusarium oxysporum f.sp. vasinfectum.

MÍRIAM GOLDFARB

CAMPINA GRANDE-PB

MÍRIAM GOLDFARB

REAÇÃO DE GENÓTIPOS DE ALGODOEIRO A Meloidogyne incognita (RAÇA 3) ASSOCIADO A Fusarium oxysporum f.sp. vasinfectum.

Trabalho apresentado ao Curso de Licenciatura e Bacharelado em Ciências Biológicas da Universidade Estadual da Paraíba, em cumprimento às exigências para obtenção do grau de Licenciado e Bacharel em Ciências Biológicas.

ORIENTADORA

Prof. M. Sc. Érica Caldas Silva de Oliveira

CO-ORIENTADOR

M. Sc. Nelson Dias Suassuna

CAMPINA GRANDE-PB

incognita. O número médio de massas de ovos de alguns genótipos foi mais baixo que a média da cultivar considerada resistente, BRS – Aroeira, todavia nenhum dos genótipos testados foi mais resistente que o padrão de resistência utilizado (IAC-23). O número de plantas com escurecimento de vasos (sintoma típico de fusariose) foi baixo e variável. Apenas em um tratamento (CNPA GO 2000-1077) a metade das plantas apresentou sintomas de escurecimento de vasos, nos demais tratamentos a porcentagem foi inferior a 25%. Foi possível selecionar genótipos com resistência as duas doenças. As linhagens CNPA GO 2000- 130 e CNPA GO 2000-1148 se destacaram quanto à resistência a infecção por M. incognita, estimada com base no número de massa de ovos, como também pela ausência de sintomas de murcha e infecção por F. oxysporum f. sp. vasinfectum, sendo portanto indicadas para avanços em programas de melhoramento de algodoeiro visando resistência a estas doenças.

Palavras-chave: Fitopatologia, Doenças do Algodoeiro

ABSTRACT

COTTON GENOTYPES REACTON TO Meloidogyne incognita (RACE 3) ASSOCIATED WITH Fusarium oxysporum f.sp. vasinfectum.

Cotton plants are susceptible to several diseases. Among them, the Fusarium wilt caused by Fusarium oxysporum f.sp_. vasinfectum_ is the most important soil born disease. The initial symptoms are leaf and stem wilt. The young plants die after few days. In plants affected are observed darkness in the vassel. The pathogen can survive in soil, forming clamindospores. The soil movement can spread the propagules in short distances. The fungi can infect internally the seeds and affect new areas. The wilt symptoms are more severe when cotton root are affected by nematodes, mainly species of Meloidogyne and Rotylenchulus. The synergistic effects are due wounds and nutrients accumulation in the point of nematode infection. The main purpose of this work was assessing 23 advanced lineages and three cultivars inoculated with F. oxysporum f. sp. vasinfectum and Meloidogyne incognita race 3 under controlled conditions. Cotton plants were inoculated with 5.000 M. incognita eggs and, one week later, were deposited 1 ml of F. oxysporum f. sp. vasinfectum spores suspension_._ The eggs mass mean was calculated and analysis of variance was performed. The plants with wilt symptoms were counted. In all genotypes tested were possible find eggs mass typical of Meloidogyne infections. All genotypes were most susceptible to IAC – 23 (resistance standard). Plants with wilt symptoms were variable. The genotype CNPA GO 2000- 1077 was the most susceptible to wilt. Several genotypes showed resistance to only one pathogen; however were possible select plants with resistance to both diseases. The lineages CNPA GO 2000 - 130 and CNPA GO 2000-1148 were resistant to M. incognita infection , based on eggs mass number, associated with absence of wilt symptoms.

LISTA DE TABELAS

Pág. TABELA 1. Média do número de massa de ovos e porcentagem de plantas com sintomas de fusariose em 26 genótipos de algodão inoculados com M. incognita e F. oxysporum f. sp. vasinfectum ...................................... 30

LISTAS DE GRÁFICOS

Pág. GRÁFICO 1. Média de massa de ovos de M. incognita Raça 3 em raízes de 26 genótipos de algodão................................................................. 29

1. INTRODUÇÃO

O algodão é uma das mais importantes culturas industriais, oferecendo ao homem uma grande variedade de produtos e utilidades. É a mais importante fibra têxtil natural, encontrando-se registrada na historiografia humana a partir das civilizações antigas orientais. Os primeiros registros escritos do algodão, encontram-se no código de Manu, 700 a .C. (PASSOS, 1977).

A cultura do algodoeiro distribui-se entre mais de setenta países destacando-se na produção agroindustrial e exercendo influência diretamente sobre a estrutura sócio- econômica dos países produtores (PASSOS, 1977). O nível de produtividade de qualquer cultura está associado ao potencial do germoplasma da espécie cultivada, aos fatores físico-químicos do solo, climatológicos e à incidência de pragas e doenças. O algodoeiro é suscetível a várias moléstias causadas por microorganismos, algumas das quais de grande expressão econômica para a cultura (LIMA, et al. ,1999). Dentre as doenças que afetam a cultura do algodão, destaca-se a Fusariose que tem como agente etiológico o fungo Fusarium oxysporum f.sp. vasinfectum. Esta doença é de natureza vascular cujo principal dano ocasionado à planta é a obstrução dos vasos do xilema, expressa através do escurecimento dos mesmos, induzida pela produção de metabólitos e pela oxidação de fenóis e, possivelmente, sua desidrogenação por peroxidases (PEGG, 1981, citado por HILLOCKS, 1992). O resultado é a murcha da parte aérea, como conseqüência da falta de absorção de água e nutrientes. Plantas de algodão são predispostas à infecção por Fusarium quando as raízes são invadidas por nematóides (SMITH e DICK, 1960; JORGENSON et al .,1978), principalmente espécies do gênero Meloidogyne (HILLOCKS e BRIDGE,1992). O efeito sinérgico dessa associação é devido a ferimento nas raízes e acúmulo de nutrientes no sítio de alimentação dos nematóides. No caso de Meloidogyne , o nematóide afeta a fisiologia do hospedeiro, interferindo nos mecanismos de resistência contra a infecção sistêmica pelo fungo, resultando em incremento de suscetibilidade (HILLOCKS,1985).

O melhor método de controle de doenças é o cultivo de indivíduos que tenham a capacidade de permanecer isentos da enfermidade, mesmo na presença de patógenos e dos fatores ambientais que contribuem para as moléstias. De um ponto de vista prático, isto torna possível cultivar vegetais sem o risco de perdas por doenças. Quanto à utilização dos defensivos químicos no combate às doenças, deve ser observada a toxicidade destas substâncias e os acidentes que podem provocar com pessoas que as utilizam. Também são poluentes do meio ambiente, pois alguns princípios ativos permanecem por muito tempo no solo. Resistência pode ser definida como a habilidade da planta hospedeira em impedir o crescimento e desenvolvimento do patógeno (PARLEVLIET, 1997). Ao longo do tempo o melhoramento genético focou na seleção de plantas com alto potencial produtivo. Com isso foram obtidas variedades com boa capacidade de produção, todavia, em alguns casos com suscetibilidade a pragas e doenças, evento conhecido como “efeito vertifolia”. Atualmente, mais atenção está sendo dispensada para a incorporação de resistência a pragas e doenças em variedades com boas características agronômicas. Este processo se fundamenta nos princípios genéticos, cujas bases foram lançadas por Gregor Mendel, em 1866. Desde então, muito se tornou conhecido sobre as características hereditárias e as variações em plantas (PELCZAR et al., 1977). A associação do nematóide Meloidogyne incognita com F. oxysporum f.sp. vasinfectum causa perdas significativas em diversos países produtores de algodão. O uso de cultivares resistentes é a medida de controle mais econômica e que menos afeta o custo de produção (ALLARD,1971; BERGAMIN & KIMATI,1978). Quando se dispõe de cultivares com razoáveis níveis de resistência às doenças, tem-se preferido a sua utilização a outros métodos de controle. O desenvolvimento de cultivares de algodoeiro resistentes às principais doenças tem reduzido substancialmente as perdas causadas por vários por vários patógenos (WATKINS, 1981).

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1. Primeiros registros históricos sobre a cultura do algodão

As primeiras referências históricas do algodão vêm de muitos séculos antes de Cristo. Em escavações arqueológicas em ruínas no Paquistão, encontraram-se vestígios de tela e cordão de algodão com mais de 5.000 anos (PASSOS, 1977). Na América, vestígios encontrados no litoral norte do Peru evidenciam que povos milenares daquela região já manipulavam o algodão, há 4.500 anos. Com os Incas, o artesanato têxtil atingiu culminância, pois maravilham pela beleza, perfeição e combinação de cores. Quanto ao algodoeiro do “Novo Mundo”, evidências citológicas e genéticas levam a crer que sua origem tenha sido produto de hibridação interespecífica entre espécies de algodoeiro do Velho Mundo ( G. herbaceum ou G. arboreum ) com espécies silvestres de Gossipium existentes na América (HILLOCKS, 1992).

3.2. Expansão da cultura do algodoeiro no mundo

Em meados do século XVIII, com a revolução industrial, o algodão transformou-se em uma das mais importantes explorações agrícolas do mundo (KASSAB, 1986). O algodão foi transformado na principal fibra têxtil e no mais importante produto das Américas. Em fins do século XIX a indústria do algodão passou a se estender a outras áreas do globo, principalmente da Ásia. A I Guerra Mundial, a crise de 1929 e a II Guerra Mundial intensificaram esse processo. Muitos países importadores de manufaturas têxteis foram incentivados a produzi-las; logo o algodão transformou-se em uma das mais importantes explorações agrícolas do mundo (NEVES et al ., 1965).

3.3. O algodão no Brasil

No Brasil, pouco se sabe sobre a pré-história dessa planta. Na época do descobrimento do nosso país, os indígenas já cultivavam o algodão e convertiam - no em fios de tecido. Os primeiros colonos chegados ao Brasil, logo passaram a cultivar e utilizar o algodão nativo. Nesse período, porém, o algodão tinha pequena expressão no comércio mundial. A lã e o linho dominavam como tecidos (PRADO, 1945). Em 1760, o Maranhão despontou como o primeiro grande produtor. Do Maranhão seguiu-se todo o Nordeste que se destacou como grande região algodoeira do país. No século XIX, a produção brasileira entrou em rápida decadência quando os Estados Unidos projetou- se como grande produtor desta fibra. O café, novo produto tropical, monopolizava, principalmente em São Paulo, a atenção dos agricultores (CALMON, 1959). A guerra da Secessão nos Estados Unidos, em 1860, paralisou, em parte, a exportação da fibra deste país à Europa e desencadeou-se no Brasil novo surto algodoeiro, que durou 10 anos. Sua influência, porém, prolongou-se por muito tempo, ao contribuir para fundamentar o progresso da cotonicultura brasileira em São Paulo, ocorrido depois. Até então, no Brasil se cultivava o algodão arbóreo. Por essa época, o algodão herbáceo foi introduzido no país pela primeira vez na história e São Paulo se destacava como produtor e exportador dessa fibra. A cultura do algodoeiro anual se expandiu por todo o estado, apesar da inexperiência dos agricultores em cultivá-lo (AMARAL, 1928). A região Nordeste do Brasil sempre obteve destaque no cenário nacional na produção de algodão, com ênfase em pequenas propriedades. Com a introdução e propagação do bicudo ( Anthonomus grandis Boheman) no início da década de 80, os pequenos produtores que não tinham condições de adotar as tecnologias que permitissem a convivência com a praga, abandonaram o cultivo do algodão (BELTRÃO e AMORIM, 1999). O algodão, a partir da segunda metade da década de 80, foi aos poucos migrando para o cerrado brasileiro. Apesar de ter havido redução da área com o algodoeiro nos últimos anos no Nordeste, esta região apresenta potencialidade de expansão com a cultura, em várias áreas, tais como a produção irrigada via agricultura familiar com maior nível tecnológico, produção de sequeiro por produtores familiares, irrigação em áreas potenciais por grandes grupos empresariais e a exploração na região dos Cerrados do Piauí, Maranhão e Bahia (BELTRÃO e AMORIM, 1999).

Os restos da cultura: caule, folhas, maças e capulhos, são utilizados na alimentação de animais em geral. A semente é rica em óleo e contém 20-25% de proteína bruta. Este óleo é extraído e refinado, servindo para alimentação humana, fabricação de sabões, etc. O bagaço (farelo ou torta), subprodutos da extração do óleo, é destinado à alimentação animal devido ao seu alto valor protéico. A fibra, principal produto do algodoeiro, tem mais de 400 aplicações industriais, entre as quais confecções de fios para tecelagem, algodão hidrófilo para enfermagem, confecção de feltro e cobertores, obtenção de celulose, entre outros. Hoje 90% do comércio é de fibras de tamanho médio (SEAGRI,1999).

3.6. Caracterização da Fusariose do algodoeiro

O agente causal da fusariose é o fungo Fusarium oxusporum f.sp. vasinfectum (ATK) (SNYDER e HANSEN, 1940). Existem evidências de que a doença tenha existido no Alabama e na Índia durante muitos anos antes da identificação do patógeno. No Brasil foi relatado pela primeira vez no Estado da Paraíba (GRILLO, 1936). A doença causou sérios prejuízos a cotonicultura nacional, especificamente no estado de São Paulo, onde foi constatada em 1957, no município de Presidente Prudente e em algumas regiões que apresentam solo arenoso (GRIDI-PAPP et al .,1973). Os sintomas da fusariose surgem em qualquer estágio de desenvolvimento da cultura, dependendo da densidade do inóculo, temperatura e suscetibilidade do hospedeiro. Sob altas densidades de inóculo, ou quando a infecção tem início ainda nas sementes, as plantas podem morrer no estágio de plântulas. Normalmente os primeiros sintomas aparecem no campo entre um e dois meses, após o plantio, muitas vezes na fase de florescimento devido a mudanças na fisiologia do hospedeiro, associadas a mudanças da fase vegetativa para a fase reprodutiva (HILLOCKS, 1992). No início, podem ser observadas áreas amareladas bem próximas às nervuras do limbo foliar, além de folhas flácidas evoluindo para o secamento total da planta. Na porção interna da planta, a haste apresenta-se com escurecimento dos vasos em maior ou menor intensidade de coloração, dependendo do nível de infestação do patógeno (BALMER, 1967). Com o desenvolvimento da doença nos tecidos internos da planta, as folhas desenvolvem clorose a qual evolui para necrose e queda das folhas. Em plantas severamente afetadas a desfolha pode ocorrer rapidamente (HILLOCKS,1992; SMITH et al .,1981).

A acumulação de metabólitos no tecido é a mais visível evidência da infecção vascular. O escurecimento vascular causado pela oxidação de fenóis e possivelmente sua desidratação por peroxidases, são responsáveis pela descoloração (PEGG,1981). A produção de toxinas com o ácido fusárico (LAKSHMINARAYAN e SUBRAMANIAN, 1995) pode interferir no balanço hídrico da planta. A murcha é o resultado de uma combinação de efeito dos metabólitos produzido pelo fungo e metabólitos produzidos pela planta em resposta à infecção (DIMOND, 1970). O fungo sobrevive no solo durante longos períodos na forma de clamidósporos, que podem ser disseminados na área através de movimento de solo provocado por vento, água ou implementos agrícolas. Os clamidósporos germinam sobre as raízes do algodoeiro e o tubo germinativo penetra diretamente ou através de ferimentos, alcançando o interior da planta (BEDENDO,1995). A murcha é favorecida por alta umidade, temperatura de 25- 32°C, plantio em solos arenosos, ocorrência de baixo pH e adubação com baixo teor e potássio. O controle envolve principalmente o uso de variedades resistentes e a rotação de cultura (ARMSTRONG e ARMSTRONG, 1978).

3.7. Generalidades sobre os nematóides

Os nematóides são organismos que escapam à nossa percepção devido ao seu ínfimo tamanho e à sua coloração quase transparente. Podem ser de vida livre, parasitas de plantas, de insetos ou de animais. Os que vivem no solo possuem diferentes hábitos alimentares; diferentes espécies de nematóides alimentam-se de fungos, bactérias, algas ou mesmo de outros nematóides (FREITAS et al ., 1999). Um grande número de nematóides parasitam plantas superiores atacando principalmente seus órgãos subterrâneos, como raízes, bulbos, tubérculos e rizomas, e também os órgãos aéreos, como caules, folhas e sementes. Os sintomas da parte aérea podem ser conseqüência de danos nas raízes, que reduzem a capacidade da planta de absorver nutrientes e água ou o ataque direto de nematóides às folhas e aos caules. Os sintomas mais comuns são: crescimento retardado (nanismo), necrose, descoloração, manchas e enrolamento de folhas. Nas partes subterrâneas são de supressão do crescimento de raízes, ramificação

Uma das características mais notáveis de certos nematóides é a capacidade de permanecer em estado de dormência por longos períodos, enquanto as condições ambientais estão desfavoráveis. Em dormência, apresenta-se em completa inatividade e o metabolismo se mantêm muito baixo (LORDELLO,1973). A maior parte dos nematóides parasitos possui temperatura ótima para desenvolvimento entre 15 e 30 °C. As temperaturas inferiores a 5°C e superiores a 40°C podem ter efeitos letais sobre os nematóides. Em solos secos, as populações de diversos nematóides se reduzem. Porém, os ovos da maioria das espécies sobrevivem garantindo a continuação das mesmas. Admitem os especialistas que os nematóides se apresentam em constante atividade nos solos cuja umidade está entre 40 a 60% de sua capacidade de campo (NORTON, 1978). Os nematóides causadores das galhas são abundantes principalmente nas áreas de solos arenosos (LORDELLO,1973). As perdas na produção de culturas prejudicam a agricultura tão somente por reduzir as colheitas, isto é, por infligir perdas quantitativas. Embora estes danos sejam os que comumente mais atraem a atenção dos agricultores, há também perdas significativas, tanto em número, como o tamanho das maçãs, que podem ser reduzidos pela presença de infecções causados pelos nematóides, podendo eventualmente resultar em completo fracasso da cultura (TIHOHOD,1993)

3.8. Interação de fitonematóides e fungos fitopatogênicos

Vários casos de relação sinérgica entre fungos fitopatogênicos e fitonematóides, murchas de Fusarium parecem ser muito influenciadas pela predisposição do hospedeiro ao nematóide (FREITAS et al .,1999). Quanto à ação desenvolvida pelos nematóides, resultando em aumento da incidência ou severidade do fungo, sabe-se que em alguns casos eles contribuem com ferimentos nos órgãos atacados, através dos quais a entrada do fungo é facilitada (LORDELLO,1973). Os ferimentos provocados por nematóides do gêneros Meloidogyne têm um papel importante na ocorrência da Fusariose, a tal ponto de comprometer o controle da doença.

3.9. Resistência a Fusariose e Meloidoginose - Fusarium oxysporum f.sp****. vasinfectum e Meloidogyne incognita.

A resistência dos vegetais às doenças envolve relações específicas entre o hospedeiro e o parasita, definindo-se como a capacidade da planta hospedeira em suprimir ou inibir o desenvolvimento de patógenos (MALUF,1997). A resistência ou a suscetibilidade podem ser influenciadas pelos fatores ambientais, como temperatura, luz, concentração em dióxido de carbono, pH e disponibilidade de nutrientes (PELCZAR,1977). As propriedades estruturais, como o tamanho e a abundância dos estômatos determinam a extensão de penetração dos agentes fitopatogênicos. A abundância de pêlos ou de outras estruturas sobre as folhas promove a rápida secagem após a chuva ou orvalho, diminuindo, assim, a oportunidade do crescimento superficial de parasitas. A epiderme de certos frutos e tubérculos é espessa, tornando-os resistentes à penetração de organismos infectantes (STROBEL,1975). Estas propriedades podem influenciar a habilidade de um parasita penetrar e se desenvolver, mas as propriedades bioquímicas do hospedeiro são ainda mais importantes. Elas podem inibir o crescimento e / ou a atividade bioquímica e fisiológica dos organismos patogênicos que puderam vencer as barreiras estruturais, levando-os à destruição por ação enzimática ou bioquímica intracelular (WESTCOTT,1960). A resistência de um vegetal às infecções é, freqüentemente uma propriedade hereditária e os genes que transmitem suscetibilidade ou resistência são transmitidas de uma geração para outra. Genes que condicionam resistência a Fusariose e a nematóides são identificados por raça, cultivar ou espécie de algodoeiro nos quais são encontrados (BIRD,1973). Jones, citado por Gridi-Papp (1969) considera a resistência a Fusariose, como caracteres quantitativos, embora haja opiniões favoráveis á existência de um número relativamente pequeno de genes dominantes. Segundo Poehlman (1979) a resistência a Fusariose é conferida normalmente, por uma combinação de genes dominates e modificadores com resistência a nematóides. A utilização de cultivares do algodoeiro visando resistência às doenças tem concorrido bastante para o aumento da produtividade da cultura e, conseqüentemente, para o desenvolvimento da cotonicultura mundial (LIMA et al .,1999).