Resistance of common bean to fusarium wilt: Methods of inoculation and assessment

Com o objetivo de identificar eficientemente linhagens de feijoeiro resistentes à murcha-de-fusário foram conduzidos quatro experimentos, onde os objetivos específicos foram: desenvolver e comparar metodologias de avaliação, avaliar metodologias de inoculação, identificar fontes de resistência à murcha-de-fusário e obter informações a respeito do processo de infecção de Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli (Fop). Assim, primeiramente foi desenvolvida uma nova escala de avaliação da severidade da murcha-de-fusário (Escala relativa a plantas testemunhas sadias RPTS) que considera, além dos sintomas típicos da murcha-de-fusário (morte, murcha e clorose das folhas e nanismo), o sintoma redução do crescimento dos feijoeiros. Os resultados obtidos por essa escala foram comparados com os resultados obtidos por quatro escalas já descritas na literatura. Para isso, foi instalado um experimento com 15 linhagens de feijoeiro, utilizando o delineamento em blocos casualizados, com quatro repetições, sendo cada parcela representada por um vaso com três plantas. As avaliações foram realizadas aos 21 dias após as inoculações (DAI). De acordo com os resultados obtidos, a escala RPTS é mais precisa em comparação com as metodologias anteriormente descritas. Em seguida, em um segundo experimento foram comparadas quatro metodologias de inoculação de Fop, em duas condições ambientais (fevereiro/março (época quente - EQ) e junho/julho (época fria - EF)). Nesse experimento, foram utilizadas as linhagens Manteigão Fosco 11, VP8 e Meia Noite. Foi utilizado o delineamento em blocos casualizados com três repetições e parcelas constituídas por dois vasos com três plantas. As avaliações de severidade da murcha-de-fusário foram realizadas a cada três DAI, fazendo-se uso da escala RPTS desenvolvida no primeiro experimento. A época mais adequada para avaliação da severidade da murcha-de-fusário foi aos 22 e 37 DAI, no período quente e frio do ano, respectivamente. A metodologia de inoculação que emprega corte de 1/3 do comprimento das raízes com posterior imersão na suspensão de conídios de Fop por cinco minutos foi a que melhor discriminou as linhagens. No terceiro estudo, fazendo-se uso da escala RPTS, da melhor metodologia de inoculação e época de avaliação de acordo como os experimentos anteriores, caracterizou-se fenotipicamente 197 linhagens elites de feijoeiro avaliadas nos ensaios de Valor Cultivo e Uso (VCU) em Minas Gerais, no período de 2002 a 2012 quanto à reação à murcha-de-fusário. Foi utilizado o delineamento em blocos casualizados com duas repetições. Cada parcela foi representada por um vaso com três plantas. Das 197 linhagens avaliadas, 29 se mostraram resistentes. Após se identificar as fontes de resistência, foi conduzido um quarto estudo, onde se visou entender o processo de infecção de Fop. Para esse fim, foram utilizadas as linhagens Manteigão Fosco 11 (resistente), VP8 (intermidiária) e Meia Noite (suscetível). Aos 43 dias após a inoculação, segmentos de caule foram observados em microscópio eletrônico de varredura. As linhagens Manteigão Fosco 11 e VP8 apresentaram material ocluindo os vasos do xilema, os quais possivelmente restrigem a colonização por Fop. A resistência de linhagens de feijão a Fop, aparentemente, também pode ser explicada pela maior compactação das células do xilema.We conducted four experiments to efficiently identify common bean lines resistant to Fusarium wilt. The specific objectives were to develop and compare assessment methodologies, evaluate inoculation methodologies, identify sources of resistance to Fusarium wilt and obtain information in respect to the process of infection from Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli (Fop). Thus, we first developed a new scale for assessment of the severity of Fusarium wilt (healthy control plant relative scale HCPR) which, in addition to the typical Fusarium wilt symptoms (death, leaf wilting and chlorosis and dwarfism), considers the symptom of reduction in common bean growth. The results obtained through this scale were compared to the results obtained through four scales already described in the literature. For that purpose, we set up an experiment with 15 lines of common bean using a randomized block design with four replications, each plot consisting of a pot with three plants. Assessments were made at 21 days after inoculations (DAI). According to the results obtained, the HCPR scale is more precise than the previously described methodologies. In a subsequent methodologies of inoculation (February/March (hot season of second Fop experiment, in two we compared environmental HS) and June/July (cold season four conditions CS)). The lines Manteigão Fosco 11, VP8 and Meia Noite were used in this experiment. The experimental design was randomized blocks with three replications, and plots consisted of two pots with three plants. Assessments of the severity of Fusarium wilt took place every three DAI, through use of the HCPR scale developed in the first experiment. The most suitable time period for assessment of the severity of Fusarium wilt was at 22 and 37 DAÍ in the hot and cold periods of the year, respectively. The inoculation methodology that best discriminated the lines was cutting 1/3 of the root length, followed by immersion in the Fop conidium suspension for 5 minutes. In the third study, using the HCPR scale from the best inoculation methodology and assessment time according to the previous experiments, we phenotypically characterized 197 common bean elite lines assessed in the Value for Cultivation and Use (VCU) trials in Minas Gerais in the period from 2002 to 2012 in regard to reaction to Fusarium wilt. A randomized block design with two replications was used. Each plot consisted of a pot with three plants. Of the 197 lines assessed, 29 proved to be resistant. After identifying sources of resistance, we conducted a fourth study where we sought to understand the process of infection from Fop. For that purpose, we used the lines Manteigão Fosco 11 (resistant), VP8 (intermediate) and Meia Noite (susceptible). At 43 days after inoculation, stem segments were observed in a scanning electron microscope. The lines Manteigão Fosco 11 and VP8 exhibited material occluding the xylem vessels, which possibly restrict colonization by Fop. Apparently, resistance of common bean lines to Fop may also be explained by greater compaction of xylem cells.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic