DISCRIMINAÇÃO DE FUNGOS FITOPATOGÊNICOS USANDO ESPECTROSCOPIA DE INFRAVERMELHO COM TRANSFORMADA DE FOURIER ACOPLADA A REFLECTÂNCIA TOTAL ATENUADA E ANÁLISE MULTIVARIADA

Abstract

RESUMO: Fungos fitopatogênicos são os principais agentes causadores de doenças severas em plantas, gerando perdas significativas na produção agrícola. Neste sentido, a identificação rápida e precoce de fitopatógenos é fundamental para o direcionamento das estratégias de manejo e controle eficaz de doenças a fim de prevenir ou reduzir sua gravidade. O objetivo deste estudo foi realizar a caracterização e discriminação de diferentes espécies de fungos fitopatogênicos usando a técnica de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier acoplada a reflectância total atenuada (ATR-FTIR, do inglês Attenuated Total Reflectance Fourier Transform Infrared Spectroscopy) e análise multivariada para classificação. Foram utilizadas 5 espécies de fungos dos gêneros Colletotrichum, Fusarium, Macrophominna, Neoscytallidium e Pseudofuicoccum, isolados de culturas agrícolas, frutíferas e plantas ornamentais. A discriminação e classificação das amostras fúngicas foi conduzida usando diferentes regiões de impressão digital dos espectros de ATR-FTIR e o método supervisionado de análise discriminante por mínimos quadrados parciais (PLS-DA, do inglês partial least squares-discriminant analysis). Os resultados mostraram que as regiões I (8001800 cm-1) e III (800-1800 cm-1 e 2800-2990 cm-1) podem ser usadas como biomarcadores espectroscópicos para diferenciação e classificação dos fungos por ATR-FTIR, uma vez que o PLS-DA revelou qualidade de ajuste e predição satisfatórias gerando valores de Q2 = 0,60, R2 = 0,96 e precisão = 0,52 na validação cruzada. As bandas de absorção no infravermelho de maior relevância na separação das classes foram as vibrações de estiramento C–C, de estiramento C–O de fosfodiéster e flexões das ligações C-H de amida III. Este método pode ser uma importante ferramenta de diagnóstico no setor agrícola para manejo de doenças, considerando que pode fornecer a extensão da diferenciação e/ou similaridade biológica entre isolados fúngicos. ABSTRACT: Plant pathogenic fungi are the main causative agents of diseases associated with significant productivity losses in agriculture. Thus, the rapid and early identification of plant pathogens is essential for directing effective management and control strategies for diseases to prevent or reduce their severity. The objective of this study was to characterize and discriminate different species of plant pathogenic fungi using the Attenuated Total Reflectance Fourier Transform Infrared (ATR-FTIR) spectroscopy technique and chemometric analysis. Five fungal species of the genera Colletotrichum, Fusarium, Macrophominna, Neoscytallidium, and Pseudofuicoccum, isolated from agricultural crops, fruit tree, and ornamental plant, were used. Discrimination of the fungal samples was conducted using different fingerprint regions of ATRFTIR spectra and the partial least squares-discriminant analysis (PLS-DA). The results showed that regions I (800–1800 cm-1) and III (800–1800 cm-1 and 2800-2990 cm-1) can be used as spectroscopic biomarkers for differentiation and classification of fungi by ATR-FTIR, as the PLS-DA revealed adjustment quality and satisfactory prediction, generating values of Q2 = 0.60, R2 = 0.96 and precision = 0.52 in cross-validation. The most relevant infrared absorption bands in the separation of classes were the vibrations of C–C stretching, C–O stretching of phosphodiester and bending of C-H bonds of amide III. This method can be an important diagnostic tool in the agricultural sector for disease management, considering that it can provide the biological differentiation and/or similarity between fungal species.