Morphophisiological and molecular characterization of Fusarium spp., causal agent of wilt Carya illinoinensis k.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESThe production of pecan (Carya illinoinensis) contributes with the productive chain and economy of many regions from both the country and in Rio Grande do Sul state, cultivation has been established for quite some time, drawing greater attention in the last few years due to the profitability provided by the activity. However, one of the harmful factors in growing the species is the incidence of diseases, which are capable of severely damaging and devastating orchards. In this context, wilt occasioned by fungi of the Fusarium genus arises as a new threat to orchards from the southern region of the country, manifesting through symptoms such as wilt, shrouding and necrosis of leaves, as well as browning of vascular tissue. In this direction, the present work aimed to analyze the morphophisiological and molecular characteristics, as well as validate the pathogenicity from isolates of Fusarium spp. associated to pecan wilt in the southern region of Brasil. In order to do so, samples of symptomatic matter were collected in different towns from Rio Grande do Sul and Paraná. Subsequently, potentially pathogenic isolates were obtained and purified. After being obtained, the isolates were evaluated regarding the morphophisiological variability through measurement of mycelial growth, sporulation, colony pigmentation and coloring of the aerial mycelium as well as dimensioning of spores and further characteristics of reproductive structures. Molecular characterization was carried out through PCR (Polymerase Chain Reaction) to amplify the region of elongation factor 1-alpha and further sequencing. The pathogenicity test was carried out through immersion of pecan tree roots in suspension of spores from the Fusarium spp. isolates. Besides that, the severity of diseases has been evaluated through a scoring scale according to the symptoms indicated in the plants. Nineteen fungi isolates were obtained from plants distributed in different localities from Southern-region states. The analysed morphophisiological characteristics were enough to prove the existence of variability among isolates, with sporulation and macroconidium length being the highest contributing factors to such differentiation. Through dissimilarity analysis of morphophisiological traits, isolates could be separated in different groups. Sequencing of the region of elongation factor 1-alpha enabled proving difference among isolates as well as identifying five species, Fusarium oxysporum, F. fujikuroi, F. graminearum, F. incarnatum and F. solani. All isolates were considered pathogenic to the pecan tree, however, there was variability regarding their aggressiveness. Therefore, it can be concluded that different species of the Fusarium genus are responsible for pecan tree wilt in the southern region of Brazil.A produção de nogueira-pecã (Carya illinoinensis) contribui com a cadeia econômica de diversas regiões do país, fornecendo amêndoas utilizadas pela indústria alimentícia, cascas utilizadas para fabricação de chás e fertilizantes, além da madeira, considerada de ótima qualidade para fabricação de móveis. No Rio Grande do Sul, o cultivo está estabelecido há bastante tempo, ganhando maior atenção nos últimos anos devido à rentabilidade proporcionada pela atividade. Porém, um dos fatores que prejudica a produção da espécie é a incidência de doenças, as quais são capazes de provocar danos severos e devastar pomares. Nesse contexto, a murcha ocasionada por fungos do gênero Fusarium surge como uma nova ameaça aos pomares da região sul do país, manifestando-se através de sintomas como murcha, encarquilhamento e necrose de folhas, além de escurecimento dos tecidos vasculares. Assim, o presente trabalho teve como objetivo analisar as características morfofisiológicas e moleculares, além de confirmar a patogenicidade de isolados de Fusarium spp. associados a murcha em nogueira-pecã em pomares da região Sul do Brasil. Para isso, amostras de material vegetal sintomáticos foram coletadas em diferentes municípios do Rio Grande do Sul e Paraná. Posteriormente, foram purificados e obtidos isolados potencialmente patogênicos. Após a obtenção dos isolados, esses foram avaliados quanto à variabilidade morfofisiológica através da mensuração do crescimento micelial, pigmentação das colônias e coloração do micélio aéreo além do dimensionamento de esporos e demais características das estruturas reprodutivas. A caracterização molecular foi realizada através da técnica de Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) para amplificação da região do fator de elongação 1-alfa e posterior sequenciamento. Já o teste de patogenicidade foi realizado através da imersão de raízes de plantas de nogueira em suspensão de esporos dos isolados de Fusarium spp. Além disso, foi avaliada a severidade da doença por meio de uma escala de notas de acordo com os sintomas expressos pelas plantas. Foram obtidos 19 isolados fúngicos de plantas distribuídas em diferentes localidades. As características morfofisiológicas analisadas foram suficientes para comprovar a existência de variabilidade entre os isolados, sendo a esporulação e o comprimento de macroconídios os caracteres que mais contribuíram para tal diferenciação. Através da análise de dissimilaridade dos caracteres morfofisiológicos foi possível separar os isolados em diferentes grupos. O sequenciamento da região do fator de elongação 1-alfa permitiu comprovar a diferença existente entre os isolados e identificar um complexo de espécies, sendo elas Fusarium oxysporum, F. fujikuroi, F. graminearum, F. incarnatum e F. solani. Todos os isolados foram considerados patogênicos a nogueira-pecã, porém, houve variabilidade quanto a agressividade dos mesmos. Com isso, pode-se concluir que diferentes espécies do gênero Fusarium são responsáveis pela ocorrência de murcha em nogueira-pecã no Rio Grande do Sul e Paraná