Maracujazeiros comerciais e silvestres : nematóides associados e variabilidade genética com base em marcadores moleculares e na resistência a Meloidogyne Incognita

Abstract

O Brasil tem se destacado na produção de maracujá, entretanto, a produtividade média está abaixo do potencial da cultura. Um dos motivos da baixa produtividade são os problemas fitossanitários, inclusive aqueles causados por nematóides, que comprometem a produção e qualidade dos frutos. Mesmo sabendo da importância dos nematóides para essa cultura, não se sabe a real dimensão desses problemas por carência de informações de campo, como é o caso Distrito Federal em que o último levantamento de nematóides fitoparasitas em maracujazeiros ocorreu há uma década. Diante das dificuldades de controle de doenças nessa cultura, a exploração da grande diversidade genética de Passiflora em busca de resistência varietal é o que há de mais promissor na solução dos problemas fitossanitários do maracujazeiro. Em decorrência disso, objetivou-se neste trabalho avaliar a ocorrência e a distribuição de nematóides fitoparasitas em plantios comerciais de maracujazeiro e em áreas de vegetação nativa no Distrito Federal; caracterizar a variabilidade genética desses acessos comerciais com base em marcadores moleculares RAPD; avaliar a reação de acessos comerciais e silvestres de maracujazeiros a uma população do nematóide Meloidogyne incognita. Amostras de solo e de raízes foram coletadas em áreas plantadas com maracujazeiro e em áreas adjacentes de vegetação nativa de Cerrado, em cinco diferentes núcleos rurais do Distrito Federal (Gama, Lago Oeste, Brazlândia, Pipiripau e Paranoá), em 14 propriedades, no período de julho de 2007 a janeiro de 2008. Foram coletadas 20 amostras compostas em áreas plantadas com maracujazeiro e cinco em áreas de Cerrado nativo. Foram encontrados nove gêneros de nematóides fitoparasitas (Meloidogyne, Helicotylenchus, Rotylenchulus, Scutellonema, Pratylenchus, Paratylenchus, Hemicycliophora, Xiphinema e Criconemoides) e cinco de micófagos (Aphelenchus, Aphelenchoides, Tylenchus, Coslenchus e Ditylenchus) nas amostras coletadas em plantios comerciais de maracujazeiro e em Cerrado nativo. No presente trabalho, foram verificados altos níveis populacionais de nematóides fitoparasitas associados à cultura do maracujazeiro no DF, como Rotylenchulus reniformis e Meloidogyne spp. O número total de nematóides fitoparasitas por amostra foi consideravelmente maior em plantios de maracujazeiro, indicando que a monocultura favoreceu esses nematóides. Estima-se que algumas das espécies de nematóides encontradas possam estar envolvidas na redução do crescimento das plantas com conseqüente reflexo na queda da produção de maracujá. Para avaliar a variabilidade genética dos acessos comerciais de maracujazeiros, foram coletadas folhas de 24 acessos de maracujazeiro-azedo representando plantações comerciais de 14 propriedades do DF. Também foram analisados três híbridos de maracujazeiro-azedo, recentemente lançados pela Embrapa Cerrados (BRS Sol do Cerrado, BRS Ouro Vermelho e BRS Gigante Amarelo), dois acessos de maracujazeiro-doce, utilizados como outgroup e um acesso maracujazeiro-azedo obtido no comércio local. O DNA genômico foi extraído utilizando o método do CTAB, com modificações. Amostras de DNA de cada acesso foram amplificadas pela técnica de RAPD. Os marcadores RAPD gerados foram convertidos em uma matriz de dados binários, a partir da qual foram estimadas as distâncias genéticas entre os diferentes acessos. A análise de agrupamento realizada com base nas distâncias genéticas permitiu a separação dos dois acessos de maracujazeiro-doce (outgroup) e a formação de vários grupos de acessos, evidenciando a variabilidade genética entre os mesmos. O posicionamento gráfico do híbrido BRS Ouro Vermelho confirma a maior contribuição deste material para a variabilidade genética dos materiais comerciais de maracujazeiro-azedo. A dispersão dos demais acessos evidencia as diferentes origens genéticas dos materiais utilizados pelos produtores de maracujá do Distrito Federal. Para avaliar a resistência de acessos comerciais e silvestres de maracujazeiro a uma população de nematóide de galhas, nove materiais genéticos foram analisados, sendo três espécies silvestres (P. capsularis, P. setacea e P.nitida), dois acessos de maracujá doce (P.alata), três híbridos comerciais recentemente lançados pela Embrapa Cerrados e parceiros (BRS Sol do Cerrado, BRS Ouro vermelho e BRS Gigante Amarelo) e um acesso de maracujazeiro azedo obtido no comércio local. O inóculo de Meloidogyne incognita proveniente do município de Santos Dumont (MG) foi multiplicado em plantas de tomate cv. Santa Clara em casa-de-vegetação. Plantas de maracujazeiro foram inoculadas com M. incognita, utilizando-se aproximadamente 2.200 ovos/juvenis por planta. O delineamento foi o inteiramente casualizado com 10 repetições. Cada genótipo de maracujazeiro teve 10 plantas inoculadas e quatro não inoculadas que serviram de controle. As plantas foram mantidas em casa de vegetação sob temperatura de 18 a 29 ºC e umidade, de 30 a 90%. Aos 62 dias após a inoculação foram avaliados, o comprimento da parte aérea, o número de folhas, o diâmetro do caule, o peso fresco da parte aérea, o peso seco da parte aérea, o peso fresco da raiz, o número de galhas/planta, o número de massas de ovos/planta, o número de ovos/massa de ovos, o número total de nematóides no solo e nas raízes e o fator de reprodução. Todos os genótipos se comportaram como resistentes com base no fator de reprodução, embora existam diferenças entre os genótipos com base em outras características relacionadas à resistência. Com base nos marcadores moleculares RAPD e na resistência a M. incognita foi possível analisar e quantificar a variabilidade genética entre os acessos comerciais e silvestres. Este resultado subsidia futuros trabalhos de seleção de acessos comerciais e silvestres, com importantes genes relacionados à produtividade, adaptabilidade e resistência a doenças, valiosos para trabalhos de melhoramento genético. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

Brazil is a world leader in passion fruit production, however, yield average is under potential levels of the fruit production. Phytossanitary constraints, including those cased by plant-parasitic nematodes are among the reasons for poor yield and fruit quality. Despite the importance of plant pathogens for passion fruit production, the exact dimension of crop losses is ignored due to lack of field information, as it occurs in the Brazilian Federal District (DF) where the last survey of plant-parasitic nematodes in soils planted with passion fruit occurred a decade ago. In front of the difficulties for disease control, the exploration of the wide genetic diversity among Passiflora spp. in search for plant disease resistance, seems to be the most promising approach for the control of passion fruit diseases. Therefore, the objectives of this work were: to evaluate the occurrence and distribution of plantparasitic nematodes in fields planted with passion fruit, and in soils of corresponding areas of native vegetation in DF; to characterize the genetic variability in commercial accessions of passion fruit planted in DF, on the basis of molecular markers, RAPD; to evaluate host reaction of nine genotypes of Passiflora spp. to a population of the root-knot nematode, Meloidogyne incognita. Soil and root samples had been collected in areas planted with passion fruit, and in areas of corresponding native cerrado vegetation, of five different agricultural regions of DF (Gama, Lago Oeste, Brazlândia, Pipiripau and Paranoá), in 14 farms, from July, 2007 through January, 2008. Twenty composed soil and root samples from the rhizosphere of passion fruit, and five composed soil samples in corresponding areas of native vegetation had been collected. Nine genera of plant-parasitic nematodes (Meloidogyne, Helicotylenchus, Rotylenchulus, Scutellonema, Pratylenchus, Paratylenchus, Hemicycliophora, Xiphinema and Criconemoides), and five of fungal feeder nematodes (Aphelenchus, Aphelenchoides, Tylenchus, Ditylenchus and Coslenchus) were found in both land use systems. High population levels of important plant-parasitic nematodes as Rotylenchulus reniformis and Meloidogyne spp. were associated with passion fruit root system. The total number of plant-parasitic nematodes per sample was considerably higher in passion fruit fields, indicating that monocropping favored these nematodes. Therefore, some of the nematode species recovered may be involved in the reduction of plant growth, and consequently with reflex on passion fruit yield. To evaluate genetic variability of commercial accessions of passion fruit, leaves of 24 accessions of sour passion fruit had been collected in commercial plantations of 14 farms in DF. In addition, three hybrids of sour passion fruit (BRS Sol do Cerrado, BRS Ouro Vermelho, and BRS Gigante Amarelo), recently released by Embrapa Cerrados and partners, one accession of sour passion fruit from the local market, and two accessions of sweet passion fruit (outgroup) had been analyzed. Genomic DNA had been extracted by CTAB method, with modifications. DNA samples of each accession had been amplified by RAPD technique. RAPD markers generated had been converted into a matrix of binary data, from which the genetic distances between the different accessions had been estimated. Clustering analyis based on the genetic distances allowed to separate the two sweet passion fruit accessions (outgroup), and to build-up various clusters of sour passion fruit accessions, supporting the wide range of genetic variabillity enclosed in these accessions. The graphical positioning of the hybrid BRS Ouro Vermelho confirms its major contribution for the genetic variability of the commercial accessions of sour passion fruit planted in the sampled areas. Dispersal of genetic distances among the commercial accessions of sour passion fruit supports the evidence that the materials planted by growers in DF came from different genetic orign. To evaluate resistance of commercial an wild accessions of passion fruit, nine genotypes of Passiflora spp. including three wild species (P. capsularis, P. setacea and P.nitida), two of sweet passion fruit (P. alata (J) and P. alata (N)), three hybrids of sour passion fruit (BRS Sol do Cerrado, BRS Ouro vermelho, and BRS Gigante amarelo), and a commercial accession from the local market were evaluated for host reaction to a population of Meloidogyne incognita. The inoculum from the municipality of Santos Dumont, MG. was multiplied in tomato plants cv. Santa Clara under green house. Plants of Passiflora spp. had been inoculated with 2,200 juveniles/eggs of per plant. A complete randomized design was applied. For each genotype 10 plantlets had been inoculated, and four other non-inoculated served as control. The plants had been kept under green house (temperature of 18 - 29 ºC, and humidity of 30 - 90%). Sixty-two days after inoculation the assay was evaluated for, shoot length, number of leaves, diameter of stem, fresh shoot weight, dry shoot weight, fresh root weight, number of galls per root system, number of egg masses per root system, number of egg per egg mass, number of nematodes in soil pot, number of nematodes per root system, and the nematode factor of reproduction. Based on RAPD markers, and resistance to M. incognita, it was possible to analyze and to quantify the genetic variability between accessions of wild and commercial passion fruit. Present results give support for further works to select genetic resources from commercial and wild background, with important genes related to fruit yield, adaptability and resistance the diseases, valuable for breeding programs.