Resistance to Radopholus similis and detection of plant-parasitic nematodes in triploid and tetraploid bananas in Brazil

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, 2011.A banana é a segunda fruta mais produzida no Brasil e corresponde a 15,7% de toda a fruta produzida no país, superado apenas pela laranja em 44,1%. É uma fruta de grande importância econômica e social no mundo inteiro e o Brasil é o quarto maior produtor mundial onde esta é cultivada do Norte ao Sul do país. Entre os principais fatores bióticos que afetam a produtividade da bananeira estão os fitonematoides, Radopholus similis, Meloidogyne incognita, M. javanica, M. arenaria, Helicotylenchus multicinctus, Rotylenchulus reniformis e Pratylenchus coffeae, sendo o nematoide cavernícola (Radopholus similis) considerado o mais nocivo. O parasitismo desses nematoides causa perdas diretas (danos na planta e redução da produtividade) e indiretas (aumento de gastos com insumos, mão de obra e fertilizantes). O manejo desses nematoides através da aplicação de nematicidas tem se tornado uma prática cada vez mais prejudicial não só ao ambiente e ao homem, como ineficaz e não proporciona ao longo do tempo uma erradicação completa desses organismos. A resistência genética é entre todas as medidas de controle a mais viável de controle dos nematoides. Vários genótipos de bananeira têm sido introduzidos e/ou desenvolvidos no Brasil pelo Programa de Melhoramento da Embrapa Mandioca e Fruticultura, em Cruz das Almas, Bahia. Avaliações em campo desses genótipos quanto à incidência e severidade das doenças fúngicas e bacterianas de importância para a cultura têm sido realizadas, entretanto, para os nematoides fitoparasitas tais informações são inexistentes, sobretudo sobre resistência a R. similis. Com base no exposto, este estudo teve por objetivos detectar e identificar a associação em campo, de fitonematoides com diferentes genótipos de Musa triploides (AAA e AAB) e tetraploides (AAAA e AAAB) melhorados e/ou recomendados, cultivados em cinco áreas experimentais do Programa de Melhoramento de Banana da Embrapa Mandioca e Fruticultura, localizadas nas regiões geográficas do Brasil: Norte (Acre), Nordeste (Pernambuco), Centro Oeste (Distrito Federal), Sudeste (São Paulo) e Sul (Santa Catarina) e; avaliar em casa de vegetação o comportamento de 22 genótipos triploides e tetraploides introduzidos e/ou melhorados pela Embrapa Mandioca e Fruticultura frente a R. similis. Para detecção e identificação de fitonematoides em associação com raízes e solo de bananeiras, foram amostrados solos e raízes de cerca de 25 genótipos de cada região, sendo as amostras de raízes divididas em duas partes de 250 g, sendo uma delas trituradas e inoculadas em tomateiros „Santa Cruz„, com o objetivo de multiplicar as espécies de Meloidogyne presentes nas mesmas com base nos perfis de esterase. A outra parte, assim como o solo, foram submetidos à extração. Os nematoides foram mortos e fixados, para posterior preparo de lâminas semipermanentes e identificação do gênero e espécies presentes nas amostras. Para avaliação do comportamento dos genótipos em casa de vegetação, mudas micropropagadas de 22 genótipos aclimatadas em casa de vegetação durante dois meses foram inoculadas com uma suspensão de 300 nematoides (juvenis e adultos)/planta, distribuídas em experimento inteiramente casualizado com 4 repetições. Sessenta dias após a inoculação, foram avaliadas quanto ao número de nematoides nas raízes e no solo, sendo determinado o fator de reprodução (FR=Pf/Pi). O genótipo que permitiu a maior multiplicação dos nematoides, foi considerado padrão de suscetibilidade. Com base na percentagem de redução do fator de reprodução em relação ao padrão de suscetibilidade, foi feita a classificação da reação de resistência. Também foi realizada uma análise prévia dos perfis proteicos de quatro genótipos contrastantes. Observou-se a predominância de Meloidogyne javanica e M. incognita na maioria dos genótipos de todas as áreas amostradas, seguidos de Helicotylenchus spp., Rotylenchulus reniformis, Radopholus similis, Scutellonema sp. e Criconemoides sp. Os resultados do ensaio de resistência destacaram as cultivares Enxerto 33, Thap Maeo, Calypso, Caipira, Tropical e Maçã como moderadamente resistentes, ao contrario das cultivares Preciosa, Maravilha e Prata Anã, classificadas como altamente suscetíveis. As demais cultivares comportaram-se como suscetíveis. Análise de proteína de raízes por SDS-PAGE mostraram diferenças entre o perfil proteico de cultivares moderadamente resistentes e suscetíveis. ______________________________________________________________________________ ABSTRACTBanana is the second fruit most produced in Brazil, accounting for 15.7% of all fruit produced in the country, surpassed only by orange with 44.1%. It is a fruit of great economic and social importance worldwide, and Brazil is the fourth largest world producer, where it is cultivated from North through South. Among major biotic factors affecting yield of banana, are the nematodes Radopholus similis, Meloidogyne incognita, M. javanica, M. arenaria, Helicotylenchus multicinctus, Rotylenchulus reniformis and Pratylenchus coffeae, and the burrowing nematode (R. similis) is considered the most damaging to banana. Parasitism of nematodes leads to direct (plant damage and decreased yield) and indirect losses (increased spending on supplies, labor and fertilizer). The management of these nematodes through the application of nematicides has become a practice increasingly harmful not only for the environment and man, as ineffective to provide over time a complete eradication of these organisms. Genetic resistance is among all measures the most feasible to control of plant-parasitic nematodes. Several genotypes of banana have been introduced and/or developed in Brazil by The Banana Breeding Program of Embrapa Mandioca e Fruticultura, in Cruz das Almas, Bahia. Evaluation under field conditions of these genotypes on the incidence and severity of fungal and bacterial infections of importance to the culture have been carried out, however, for plant-parasites nematodes, information are not available, especially on resistance to R. similis. Based on the foregoing, this study aimed to detect and identify field association of nematodes with different triploid (AAA and AAB) and tetraploid (AAAB and AAAA) genotypes of Musa, developed and/or recommended, for growing in five experimental areas of the Banana Breeding Program of Embrapa Mandioca e Fruticultura, located in five geographic regions of Brazil: Northern (State of Acre), Northeast (State of Pernambuco), Central west (Distrito Federal), Southeast (State of São Paulo) and South (State of Santa Catarina); and, to assess under greenhouse conditions resistance reaction of 22 triploid and tetraploid genotypes introduced and/or developed by Embrapa Mandioca e Fruticultura to R. similis. For detection of nematodes associated with banana roots and rhizosphere soils of approximately 25 genotypes had been sampled in each region, and the root samples divided into two parts of 250 g each, one of them was crushed and inoculated on tomato plants „Santa Cruz‟ in order to increase the number of specimens of Meloidogyne spp. present in the same genotype to be identified by using profiles of esterase. The second part of roots, and the soil sample were submitted to extraction of nematodes, and the nematodes were gently killed and fixed for subsequent preparation of semi-permanent slides for identification at genus and species levels, of all plant parasitic nematodes detected. To evaluate the resistance reaction of banana genotypes under greenhouse, plantlets of 22 genotypes acclimated in a greenhouse during two months were inoculated with a suspension of 300 nematodes (juveniles and adults) / plant, distributed in completely randomized design with four replications. Sixty days after inoculation, the plants were removed form soil, and the experiment evaluated on the number of nematodes in roots and soil, and determined the reproduction factor (RF = Pf / Pi), and based on the percentage reduction of the factor of reproduction in relation to the most susceptible genotype, the resistance reaction was ranked. Finally, there was a preliminary analysis of protein profiles of four contrasting genotypes. We observed a dominance of Meloidogyne javanica and M. incognita in most genotypes of all areas sampled, followed by Helicotylenchus spp., Rotylenchulus reniformis, Radopholus similis, Scutellonema sp. and Criconemoides sp. The results highlight cultivars Enxerto 33, Thap Maeo, Calypso, Caipira, and Tropical as moderately resistant to R. similis, unlike the cultivars Preciosa, Maravilha and Prata Anã, classified as highly susceptible. The other cultivars proved to be susceptible. Analysis of root proteins by SDS-PAGE showed differences between the protein profile of moderately resistant and susceptible cultivars