Reprodução, patogenicidade e potencial toxigênico de Fusarium graminearum, F. meridionale e F. cortaderiae

Abstract

A giberela do trigo na região sul do Brasil é causada por várias espécies do complexo de espécies Fusarium graminearum (FGSC, F. graminearum species complex). Dentre essas, destacam-se em prevalência, nessa ordem, Fusarium graminearum sensu stricto (Fgra), F. meridionale (Fmer) e F. cortaderiae (Fcor). Baseado na hipótese de que Fgra apresenta vantagens adaptativas em relação às demais, objetivou-se comparar essas espécies quanto a fecundidade (reprodução assexuada), fertilidade (reprodução sexuada, patogenicidade e produção de tricotecenos). Para isso, foi selecionado um total de 33 isolados de três espécies, sendo 12 F. graminearum, 11 F. meridionale e 10 F. cortaderiae, identificados em estudos anteriores. Experimentos foram conduzidos para avaliar: crescimento micelial em duas temperaturas; esporulação e germinação de macroconídios; formação e produção de peritécios em grãos de arroz, trigo e milho; a agressividade na cultivar BRS Guamirim e produção dos tricotecenos deoxinivalenol (DON), nivalenol (NIV) e duas formas acetiladas de DON (3-ADON e 15-ADON). Quanto ao crescimento micelial, houve interação significativa entre espécie e temperatura. Isolados Fgra mostraram maior resposta no crescimento ao incremento da temperatura, assim como Fmer em relação à Fcor Na formação e produção de peritécios nos grãos, um índice de fertilidade relativa (IFR), calculado com base na frequência de formação de peritécios em diferentes níveis de colonização dos grãos, foi maior para todos os isolados quando inoculados em grãos de arroz e milho, comparado com trigo. Independente do substrato, Fgra foi a espécie com o maior IFR seguido de Fmer e Fcor. Fgra apresentou maior percentual de germinação e um maior número de esporos viáveis em relação à média de Fmer + Fcor. No ensaio de patogenicidade, a severidade média da doença foi de 36% e não foi observada diferença estatística entre as espécies. Na análise de micotoxinas produzidas in vitro, foram detectadas apenas as duas formas acetiladas de deoxinivalenol e nivalenol, sendo a produção total maior em substrato de arroz. De forma coerente Fgra produziu mais 15-ADON que Fmer e Fcor, da mesma forma que Fmer e Fcor produziram mais nivalenol. Assim, Fgra apresentou evidências de maior vantagem adaptiva em relação às demais espécies.

Fusarium head blight (FHB) of wheat in southern Brazil is caused by several species of the Fusarium graminearum species complex (FGSC, F. graminearum species complex). The most prevalent species include Fusarium graminearum sensu stricto (Fgra), F. meridionale (Fmer) and F. cortaderiae (Fcor), in this order. Based on the hypothesis that Fgra is more fit than the others, this study aimed to compare these species with regards to fecundity (asexual reproduction), fertility (sexual reproduction), pathogenicity and in vitro production of trichothecene mycotoxins. For this purpose, 33 isolates of these species were selected, being 12 of F. graminearum, 11 of F. meridionale and 10 of F. cortaderiae, identified in previous studies. Experiments were conducted to assess: mycelial growth rate at two temperatures; sporulation and germination of macroconidia; perithecia formation and trichothecene production in rice, wheat and maize grain susbstrate; and aggressiveness towards a moderately resistant cultivar (BRS Guamirim) and production of deoxynivalenol (DON), nivalenol (NIV) and two DON acetylates (3-ADON and 15-ADON). Fgra isolates were more responsive in mycelial growth to the increase of temperature, as was Fmer related to Fcor Higher relative fertility index (RFI), estimated based on the frequency of different levels of perithecia covering grains, was found for all isolates inoculated on corn and rice grains, rather than wheat grains. Regardless of the substrate, Fgra was the species with the highest IFR followed by Fmer and Fcor. Fgra showed higher percent of macroconidia germination and a greater number of viable spores than the average of Fmer + Fcor. In the pathogenicity test, the average severity of the disease was 36% and there was no significant effect of species. As to mycotoxin analysis, only the two acetylated forms of DON and nivalenol, were detected, with higher total production in the rice substrate. Fgra consistently produced more 15-ADON than Fmer and Fcor, which produced more nivalenol. Therefore, there is evidence that Fgra possess adaptive advantages over the other species.