Phytophthora nicotianae - citrus rootstocks (Sunki tangerine and Swingle Citrumelo) interactions: effect on root system, physiological and biochemical aspects

Doenças causadas por Phytophthora spp. ocorrem em todas as regiões produtoras de citros do mundo e as manifestações mais comuns são a podridão do pé e de raízes. A principal medida de controle desses patógenos é a exclusão, porém em áreas contaminadas o mesmo pode ser obtido através do uso de produtos químicos ou com o plantio de copas enxertadas sobre portaenxertos resistentes, que onera menos o custo de produção. Os porta-enxertos menos suscetíveis a Phytophthora nicotianae são o citrumelo Swingle e o Poncirus trifoliata. Apesar de sua importância, pouco se sabe sobre as alterações fisiológicas e bioquímicas da interação citros - P. nicotianae. Dessa maneira, o trabalho visou analisar e comparar alterações fisiológicas e bioquímicas provocadas por P. nicotianae em dois porta enxertos de citros: tangerina Sunki (suscetível) e citrumelo Swingle (resistente). Para tanto, porta-enxertos das duas variedades com nove ou dois meses de cultivo tiveram as raízes inoculadas com P. nicotianae. As plantas mais velhas foram mantidas sob condições de campo por nove meses e as mais novas foram mantidas por uma semana a 28 oC sob 12 h de luz. Periodicamente, avaliou-se a biomassa do sistema radicular e a colonização pelo patógeno, bem como parâmetros fisiológicos: troca gasosa, consumo de água e produção de etileno; do metabolismo primário: carboidratos e proteínas; e secundário: atividades da superóxido dismutase, catalase, quitinase, -1,3-glucanase, guaiacol peroxidase, polifenoloxidase, fenilalanina amônia-liase, fenóis totais e lignina. Observou-se nos porta-enxertos inoculados aos nove meses de cultivo que P. nicotianae comprometeu o sistema radicular e a troca gasosa apenas de tangerina Sunki a partir do quarto e quinto meses após a inoculação, respectivamente. A concentração de carboidratos em raízes de tangerina Sunki foi reduzida pelo patógeno a partir do terceiro mês após a inoculação, enquanto que em citrumelo Swingle só foram detectadas diferenças no terceiro e no quinto meses após a inoculação. Além disso, análises em HPLC, que envolveram os porta-enxertos com dois meses de cultivo, mostraram que as concentrações de sacarose e glicose em raízes de citrumelo Swingle foram afetadas pelo patógeno. Ademais, P. nicotianae estimulou a produção de etileno em plântulas de tangerina Sunki seis e sete dias após a inoculação, bem como reduziu a troca gasosa e o consumo de água nesse porta-enxerto a partir do quarto e quinto dia após a inoculação, respectivamente. Conclui-se que P. nicotianae reduz o sistema radicular de tangerina Sunki, o que diminui as trocas gasosas e afeta o balanço hídrico e estimula a síntese de etileno. Além disso, inicialmente P. nicotianae altera o metabolismo de carboidratos em raízes de citrumelo Swingle, seguida por reduções mais severas nas concentrações de açúcares em raízes de tangerina Sunki. Finalmente, não foram verificadas alterações relevantes no metabolismo secundário, que pudessem auxiliar na elucidação dos mecanismos de resistência de citrumelo Swingle a P. nicotianae.Phytophthora diseases affect citrus plantations all over the world and the main symptoms are foot and root rot. Exclusion is the most important control method for these diseases, but they can be controlled in infected areas by using chemical control, or by planting scion grafted on resistant rootstocks, which is less costly. The less susceptible rootstocks to Phytophthora nicotianae are Swingle citrumelo and Poncirus trifoliata. Besides the importance of citrus-P. nicotianae interactions, it is still poorly understood its physiology and biochemistry. In this way, the objectives of this work were to analyze and to compare physiological and biochemical changes caused by P. nicotianae in two citrus rootstock: Sunki tangerine (susceptible) and Swingle citrumelo (resistant). Initially, nine and two months-old plants of both genotypes had their roots inoculated with P. nicotianae. The oldest plants were kept under field conditions during nine months and the youngest ones were incubated at 28 oC under 12 h of light for one week. Periodically, it was analyzed root biomass and pathogen colonization as well as physiological parameters: gas exchange, water consumption and ethylene production; primary metabolism: carbohydrates and protein; and secondary metabolism: superoxide dismutase, catalase, chitinase, -1,3-glucanase, guaiacol peroxidase, polyphenoloxydase, phenylalanine ammonia-lyase activities, total phenolics and lignin content. P. nicotianae reduced the root system and gas exchange of Sunki tangerine on the oldest rootstocks after the fourth and fifth months after the inoculation, respectively. This rootstock also showed reduction on the root carbohydrate content from the third month after the inoculation to the end of the experiment. On the other hand, the pathogen just changed this parameter on Swingle citrumelo on the third and fifth months after the inoculation. More over, HPLC analysis on two month-old plants indicated that sucrose and glucose concentration on Swingle citrumelo root system were affected by the pathogen. P. nicotianae also stimulated the ethylene production on Sunki tangerine six and seven days after the inoculation as well as decreased gas exchange and water consumption from the fourth to fifth days after the inoculation, respectively. It was concluded that P. nicotianae reduces the root system of Sunki tangerine, which decreases the gas exchange and water balance and increases ethylene synthesis. Moreover, initially P. nicotianae changes the carbohydrate metabolism in Swingle citrumelo root system, which is followed by severe reductions on sugar content on Sunki tangerine root. It was not found relevant changes on the secondary metabolism that could explain the mechanisms of resistance in Swingle citrumelo against P. nicotianae