Phylogeography of Cercospora species associated with Cercospora leaf blight and purple seed stain of soybean

Muitas espécies de Cercospora são patógenos generalistas. A versatilidade das espécies de Cercospora associadas ao Crestamento Foliar de Cercospora (CFC) e Mancha Púrpura da Semente (MPS) na soja parece ser historicamente subestimada. Neste trabalho, foram montados bancos de dados moleculares concatenados de sete genes nucleares e um mitocondrial, com sequências de 30 isolados fúngicos amostrados em hospedeiros alternativos à soja do Brasil (15 espécies) e Estados Unidos (seis espécies). Um conjunto de ferramentas complementares foi utilizado para explorar as relações filogenéticas e filogeográficas dos isolados de Cercospora associadas ao CFC e MPS na soja e de outros hospedeiros. A produção de cercosporina e a incidência das mutações de ponto E198G e G143A – duas mutações que conferem resistência a fungicidas – foram investigadas. Entre as cinco linhagens genealógicas de Cercospora associadas ao CFC e MPS, apenas a linhagem 1 foi hospedeiro específica, sendo encontrada somente na soja. As linhagens restantes foram generalistas, uma vez que foram encontradas causando o CFC e MPS na soja e manchas foliares em plantas daninhas e ornamentais. Os isolados foram agrupados nas linhagens de acordo com suas origens geográficas e não foi correlacionada com o hospedeiro de origem. A ausência de compartilhamento de hospedeiros entre isolados do Brasil e EUA sugere que a soja compartilha seus patógenos com outras espécies em escala local. Todos os isolados foram produtores da toxina cercosporina e tanto isolados provenientes da soja quanto de outros hospedeiros foram portadores das mutações pontuais G143A e E198G. Para analisar a distribuição geográfica das linhagens de Cercospora associadas ao CFC e MPS no Brasil e EUA, bem como essas linhagens estão distribuídas nos órgãos da planta foram utilizados 329 isolados coletados em 11 localidades do Brasil e quatro nos EUA. Oito genes nucleares e um mitocondrial foram sequenciados mostrando a existência de duas linhagens genealógicas adicionais às outras cinco previamente descritas. Três dessas linhagens foram endêmicas no Brasil, duas foram endêmicas nos EUA e outras duas estão presentes nos dois países. As sete linhagens foram encontradas em folhas, caule e sementes. A presença de espécies crípticas associadas ao CFC e a MPS na soja alertam para o risco fitossanitário decorrente do erro de identificação de agentes causais de doenças com base apenas no hospedeiro.Many Cercospora spp. are multihost pathogens. The versatility of Cercospora newly associated with cercospora leaf blight (CLB) and purple seed stain (PSS) in soybeans seems to have been historically underestimated. Herein, we assembled multilocus sequence data of seven nuclear and one mitochondrial gene regions with sequences from 30 fungal isolates sampled from nonsoybean host species from Brazil (15 species) and United States (six species). An array of complementary tools explored the phylogenetic and phylogeographic relationships among CLB- and PSS-causing Cercospora and the newly isolated Cercospora spp. Cercosporin production and the incidence E198G and G143A — two known point mutations associated with fungicide resistances — were investigated. Among the five genealogical lineages of CLB- and PSS-causing Cercospora, only Lineage 1 showed host specificity; this lineage had C. kikuchii as the only member and infected soybeans exclusively. The remaining four lineages were multihost pathogens; they infected soybeans along with ornamental and weed species. Genealogical placements were unrelated to host association; isolates clustered together according to geography. The lack of host sharing between Brazil and USA suggested that soybean crops shared pathogens with nearby nonsoybean host species locally. All isolates belonged to cercosporin-producing species of Cercospora. Isolates from nonsoybean host species exhibited both E198G and G143A. To analyze the geographical distribution of Cercospora lineages associated with CLB and PSS in Brazil and USA and the lineages distribution in the soybean organs we used 329 isolates collected in 11 locations in Brazil and four in the United States. Eight nuclear genes and mitochondrial were sequenced showing the existence of two additional lineages to the other five previously described. Three of these lines were endemic in Brazil, two were endemic in the US and other two are present in both countries. The seven lineages were found in leaves, stems and seeds. The presence of cryptic species causing CLB and PSS in soybean alert for phytosanitary risk due to taxonomic errors considering host specificity of Cercospora.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic