COMPATIBILIDADE SEXUAL DE POPULAÇÕES DE FUSARIUM SACCHARI E ESPÉCIES DE FUSARIUM ENVOLVIDAS NA PODRIDÃO DO TOPO EM CANA - DE - AÇÚCAR

Abstract

RESUMO: No Brasil, observa-se em cultivos de cana-de-açúcar sintomas de má formação ou distorção do topo, doença conhecida como podridão do topo ou Pokkah boeng. Essa doença já foi relatada em quase todos os países onde a cana-de-açúcar é cultivada, tendo como agentes etiológicos seis espécies de Fusarium. No Brasil, ainda não há relatos consistentes de qual patógeno está associado a essa doença. Também não é conhecida a estrutura de populações desses agentes etiológicos. Desta forma, este estudo tem como objetivos: (i). Confirmar, através da técnica de compatibilidade sexual, se o agente associado à podridão do topo em cana-de-açúcar no Brasil é Fusarium sacchari, bem como conferir a relação de Mating type e o tamanho efetivo da população dessa espécie no Brasil. (ii). Identificar e caracterizar espécies de Fusarium causadoras de podridão do topo em cana-de-açúcar nos estados de Alagoas, Maranhão e Pernambuco, através de marcadores morfológicos, sequenciamento e filogenia do gene TEF-1α, além de teste de patogenicidade, agressividade e gama de hospedeiros. Amostras de plantas com sintomas típicos de podridão do topo foram coletadas nos estados de Alagoas, Maranhão, Minas Gerais, Paraíba, Pernambuco e Piauí. Setenta e nove isolados de Fusarium spp. foram obtidos, dos quais 68 exibiram microconídios em falsas cabeças e polifiálides. Destes 68 isolados, cinco apresentaram-se homotálicos e 63 heterotálicos, sendo estes identificados pela técnica de compatibilidade sexual como F. sacchari, confirmando esta espécie como principal patógeno associado à podridão do topo em cana-de-açúcar no Brasil. Os isolados heterotálicos exibiram uma proporção de 29 MAT-1 e 34 MAT-2. O tamanho efetivo da população foi de Ne(mt) = 99% e Ne(f) = 95%. Quarenta e um, dos 63 isolados heterotálicos, apresentaram comportamento hermafrodita, enquanto 22 foram fêmeas estéreis. Portanto, pode-se inferir que a população de F. sacchari está realizando reprodução sexuada em campo no Brasil. Dos 11 isolados que não cruzaram com os testadores de F. sacchari e foram identificados apenas como Fusarium spp., seis, tiveram o gene TEF-1α amplificado por Reação em Cadeia da Polimerase (do inglês, PCR) e sequenciados. Baseado na filogenia do gene TEF-1α e marcadores morfológicos, quatro isolados foram identificados como F. andiyazi e dois isolados não agruparam com nenhuma espécie de Fusarium conhecida, portanto, são pertencentes a duas novas linhagens de Fusarium, relacionadas filogeneticamente à F. musae e F. verticillioides. Os isolados de F. andiyazi foram patogênicos a cana-de-açúcar, milho, sorgo e milheto, enquanto que as novas linhagens foram patogênicas a cana-de-açúcar. De acordo com teste de Tukey não houve diferença de agressividade entre os isolados. ABSTRACT: In Brazil, symptoms of malformation or distortion of the top in sugarcane is observed, a disease known as top rot or Pokkah boeng. This disease has been reported in almost all countries where sugarcane is cultivated, with six species of Fusarium as etiological agents. In Brazil, there are still no consistent reports of which pathogen is associated with this disease. The population structure of these etiological agents is also not known. Therefore, this study aims to: (i). Confirm, through the technique of sexual compatibility, if the agent associated with top rot in sugarcane in Brazil is Fusarium sacchari, and check the relationship of Mating type and the effective size of the population of this species in Brazil. (ii). To identify and characterize Fusarium species causing top rot in sugarcane in the states of Alagoas, Maranhão and Pernambuco, through morphological characteristics, sequencing and phylogeny of the TEF-1α gene, as well as the pathogenicity, aggressiveness and range of hosts. Samples of plants with typical symptoms of top rot were collected in the states of Alagoas, Maranhão, Minas Gerais, Paraíba, Pernambuco and Piauí. Seventy-nine isolates of Fusarium spp. were obtained, of which 68 exhibited microconidia in false heads and polyphalid. Of these 68 isolates, five were homotallic and 63 heterotalic, being identified by the sexual compatibility technique as F. sacchari, confirming this species as the main pathogen associated with top rot in sugarcane in Brazil. Heterothalic isolates exhibited a ratio of 29 MAT-1 and 34 MAT- 2. The effective population size was Ne (mt) = 99% and Ne (f) = 95%. Forty-one of the 63 heterotypic isolates presented hermaphrodite behavior, while 22 were sterile females. Therefore, it can be inferred that the F. sacchari population is performing sexual reproduction in the field in Brazil. Of the 11 isolates that did not cross with F. sacchari testers and were identified only as Fusarium spp., six had the gene TEF-1α amplified by Polymerase Chain Reaction (PCR) and sequenced. Based on the phylogeny of the TEF-1α gene and morphological characteristics, four isolates were identified as F. andiyazi and two isolates did not cluster with any known Fusarium species, therefore, they belong to two new Fusarium strains, phylogenetically related to F. musae and F. verticillioides. The isolates of F. andiyazi were pathogenic to sugarcane, corn, sorghum and millet, while the new strains were pathogenic to sugarcane. According to Tukey's test there was no difference in aggressiveness among the isolates.