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In recent years, rice crop losses have increased due to biotic and abiotic stresses, among which brusone, which can result in 100% losses in susceptible rice cultivars. Therefore, it becomes strategic to identify methodologies that select resistant cultivars. In this work, we aimed to use ROC (Receiver operator characteristic) curve analysis and traditional measures to evaluate the performance of genomic estimation models (RR-BLUP, BLASSO and Bayes Cπ) in identifying rice resistance to brusone. The RR-BLUP and Bayes Cπ models were most accurate for the prediction of brusone resistance, while the best runtime was obtained by RR-BLUP. The area under the ROC curve was equivalent to traditional measures to evaluate the accuracy of the models, with the advantage of allowing graphical evaluation. By graphical analysis, BLASSO performed worst at high levels of specificity (>0.75). At lower levels of specificity, the sensitivity of the models was similar. The ROC methodology proved to be a good alternative for the evaluation of genomic prediction models, and can be used for the selection of rice cultivars resistant to brusone., En los últimos años ha aumentado la pérdida de cosechas de arroz debido a estreses bióticos y abióticos, entre los que destaca la brusona, que puede provocar pérdidas del 100% en los cultivares de arroz susceptibles. Por lo tanto, resulta estratégico identificar metodologías que seleccionen cultivares más resistentes a la enfermedad. En este trabajo, nos propusimos utilizar el análisis de la curva ROC (Receiver operator characteristic) y las medidas tradicionales para evaluar el rendimiento de los modelos de estimación genómica (RR-BLUP, BLASSO y Bayes Cπ) en la identificación de la resistencia del arroz a la brusona. Los modelos RR-BLUP y Bayes Cπ fueron los más precisos para la predicción de la resistencia a la brusona, mientras que el menor tiempo de ejecución lo consiguió el RR-BLUP. El área bajo la curva ROC era equivalente a las medidas tradicionales para evaluar la precisión de los modelos, con la ventaja de permitir una evaluación gráfica. Mediante el análisis gráfico, BLASSO consiguió un rendimiento inferior a niveles altos de especificidad (>0,75). A niveles de especificidad más bajos, la sensibilidad de los modelos era similar. La metodología ROC demostró ser una buena alternativa para la evaluación de modelos de predicción genómica, y puede utilizarse para la selección de cultivares de arroz resistentes a la brusona., Nos últimos anos, a perda de safras de arroz vem aumentando devido a estresses bióticos e abióticos, dentre os quais se destaca a brusone, que pode resultar em perdas de 100% em cultivares de arroz susceptíveis. Portanto, torna-se estratégico identificar metodologias que selecionem cultivares mais resistentes à doença. Neste trabalho, objetivou-se utilizar a análise de curva ROC (Receiver operator characteristic) e medidas tradicionais para a avaliação do desempenho de modelos de estimação genômicos (RR-BLUP, BLASSO e Bayes Cπ) na identificação da resistência do arroz à brusone. Os modelos RR-BLUP e Bayes Cπ foram mais acurados para a predição de resistência à brusone, enquanto o menor tempo de execução foi obtido pelo RR-BLUP. A área abaixo da curva ROC foi equivalente às medidas tradicionais para avaliar a acurácia dos modelos, com a vantagem de permitir a avaliação gráfica. Pela análise gráfica, o BLASSO obteve menor desempenho em altos níveis de especificidade (>0,75). Em menores níveis de especificidade, a sensibilidade dos modelos foi similar. A metodologia ROC mostrou-se uma boa alternativa para avaliação de modelos de predição genômica, podendo ser utilizada para a seleção de cultivares de arroz resistentes à brusone. Palavras-chave: brusone do arroz; modelagem estatística; seleção genômica ampla; análise ROC; acurácia. Performance of genomic estimation methods in the identification of rice resistance to brusone ABSTRACT: In recent years, rice crop losses have increased due to biotic and abiotic stresses, among which brusone, which can result in 100% losses in susceptible rice cultivars. Therefore, it becomes strategic to identify methodologies that select resistant cultivars. In this work, we aimed to use ROC (Receiver operator characteristic) curve analysis and traditional measures to evaluate the performance of genomic estimation models (RR-BLUP, BLASSO and Bayes Cπ) in identifying rice resistance to brusone. The RR-BLUP and Bayes Cπ models were most accurate for the prediction of brusone resistance, while the best runtime was obtained by RR-BLUP. The area under the ROC curve was equivalent to traditional measures to evaluate the accuracy of the models, with the advantage of allowing graphical evaluation. By graphical analysis, BLASSO performed worst at high levels of specificity (>0.75). At lower levels of specificity, the sensitivity of the models was similar. The ROC methodology proved to be a good alternative for the evaluation of genomic prediction models, and can be used for the selection of rice cultivars resistant to brusone. Keywords: rice blast; statistical modelling; genomics wide selection; ROC analysis; accuracy.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The objectives of this thesis were (i) to adapt a methodology for rice yield forecast in Rio Grande do Sul – Brazil; (ii). to use hourly hydro-thermal time (HTT) to assess interannual and regional weather variability for rice blast risk in southern Brazil. For the objective (i) it was used Morell’s et al. (2016) yield forecast methodology, adapted for rice using SimulArroz v1.1 rice model, actual and historic weather data. Six different scenarios considering different levels of field information were used, changing number of sowing dates (1 to 4), number of cycle length or cultivars (1 to 3) during four growing seasons (2015 to 2018). Root mean square error (RMSE) comparing actual yield versus simulated yield for Rio Grande do Sul ranged from 618.3 kg ha-1 (8%) to 1024.8 kg ha-1 (13%). The recommended scenario for rice yield forecast was Complex 1 that used 3 sowing dates and the 3 most representative rice cultivars (C1), presenting good forecast predictability (RMSE = 618.3 kg ha-1 or RMSE (%) = 8). For objective (ii) a large data collected from multiple locations and years in southern Brazil were used. For each year x site x cultivar combination, HTT was calculated using hourly data of air temperature, relative humidity and wind speed collected from nearby weather station. The HTT was correlated with blast onset to define a threshold for blast onset. The seasonal HTT between years x sites ranged from 5.1oC h-1 year-1 to 725.3oC h-1 year-1. Blast risk started after HTT of 33.6oC h-1, 66.8oC h-1 and 75.6oC h-1 from Jun 1st until rice emergence (EM) and after HTT of 12.5oC h-1, 55.3oC h-1 and 121.8oC h-1 after EM for susceptible, medium-resistant and resistant cultivar, respectively. Based on the results, it would possible to improve fungicide management using the HTT approach over the calendarization approach, once we would be able to discriminate the cultivar and year influence, the two most important factors on rice blast epidemics. Os objetivos desta tese foram (i) adaptar uma metodologia de previsão de safra para arroz no Rio Grande do Sul – Brasil; (ii). Usar tempo hidrotérmico horário (HTT) para avaliar a variabilidade climática interanual e regional para o risco de ocorrência de brusone em arroz irrigado no Sul do Brasil. Para o objetivo (i) foi utilizada a metodologia de previsão de safra de Morell et al. (2016), e adaptada para arroz irrigado utilizando o modelo SimulArroz v1.1, dados meteorológicos atuais e históricos. Seis cenários foram utilizados considerando níveis de informação, alterando o número de datas de semeadura (1 a 4), número de ciclos e cultivares por safra (1 a 3) durante quatro estações de crescimento (2015 a 2018). A raiz quadrada média do erro (RQME) entre produtividade atual versus produtividade simulada para o Rio Grande do Sul variou de 618.3 kg ha-1 (8%) a 1024.8 kg ha-1 (13%). O cenário recomendado para realizar a previsão de safra de arroz foi o complexo 1, que utilizou 3 datas de semeadura e as 3 cultivares mais representativas em área, apresentando boa previsibilidade de safra (RQME = 618.3 kg ha-1 ou RQME (%) = 8). Para o objetivo (ii) um grande volume de dados foi coletado em múltiplos locais e anos no Sul do Brasil. Para cada combinação de ano x local x cultivar, o tempo hidrotérmico horário foi calculado utilizando temperatura do ar, umidade relativa do ar e velocidade do vento obtidos de estações meteorológicas próximas dos experimentos. A HTT foi correlacionada com o aparecimento dos primeiros sintomas da brusone em arroz para definir limites baseados na HTT. A HTT sazonal entre anos x locais variou de 5.1oC h-1 ano-1 a 725.3oC h-1 ano-1. O risco para brusone iniciou após a HTT atingir 33.6oC h-1, 66.8oC h-1 e 75.6oC h-1 desde primeiro de junho até a emergência do arroz (EM) e após a EM o risco iniciou ao atingir HTT igual ou maior a 12.5oC h-1, 55.3oC h-1 e 121.8oC h-1 para cultivares suscetíveis, médio-resistentes e resistentes, respectivamente. Através desses resultados, surge uma alternativa para manejo de fungicidas utilizando como base a soma hidrotérmica horária em ao invés do manejo baseado em calendário civil, pois através da HTT é possível identificar a variabilidade interanual e de cultivar, os dois fatores mais importantes em epidemias de brusone em arroz.

Nowadays, one of the 22 irrigated rice cultivars released by Epagri for Santa Catarina, the SCS121 CL, has an hegemonic predominance in the rice fields of the State. Biologic and strategically, this is of great concern for the State’s rice production because it constitutes a risk for the Clearfield (CL) rice production system. Besides, it means an intense selection pressure even in the phytosanitary area, especially regarding blast. The rapid adoption of SCS121 CL is due to its good yield, unquestionable and easy weed management (also allowing the sow in drained soil), and its tolerance to blast. In this way, it is often used, in situations out of its purpose, which is the control of weedy rice. Data from field experiments and demonstration units indicate that there are cultivars with higher yield than the SCS121 CL and, therefore, they are good options for fields not infested with weedy rice. In this sense, one good option is the brand new cultivar SCS122 Miura. Resumo – Atualmente entre os 22 cultivares de arroz irrigado lançados pela Epagri para Santa Catarina, o SCS121 CL predomina hegemonicamente no Estado. Biológica e estrategicamente, isso é preocupante para a orizicultura, pois representa um risco para o sistema Clearfield® (CL), além de significar uma pressão de seleção intensa na área fitossanitária, especialmente quanto à brusone. A rápida adoção do SCS121 CL se deve à sua produtividade, inquestionável facilidade no manejo de plantas daninhas (permitindo também a adoção da semeadura em solo seco), e sua tolerância à brusone. Dessa forma, é usado muitas vezes em situações que fogem à sua finalidade: o controle do arroz daninho. Dados de ensaios de Valor de Cultivo e Uso e dados de Unidades Demonstrativas apontam a existência de cultivares mais produtivos do que o SCS121 CL, portanto bons para áreas não infestadas com arroz daninho, entre eles o novo cultivar SCS122 Miura.

Considerada a doença mais destrutiva do arroz (Oryza sativa), a Brusone, causada pelo fungo Magnaporthe. oryzae é motivo de preocupação no mundo todo. Devido a capacidade de permanência do patógeno no solo e em restos culturais por longos e indeterminados períodos é essencial o monitoramento perante a entrada do patógeno em novas áreas, em razão do comprometimento dos próximos plantios. As sementes são consideradas as principais formas de disseminação da doença devido à capacidade de armazenamento, transporte e introdução em áreas indenes. A metodologia atualmente recomendada pelo Ministério da Agricultura para monitoramento de fungos em sementes é o “Blotter test”, entretanto, a caracterização morfológicapode muitas vezes ser incerta devido à invasão de fungos de crescimento rápido e a semelhança entre estruturas de alguns patógenos. Morfologicamente M. oryzae pode ser indistinguível de algumas espécies, como é o caso do agente causal da brusone de diversas gramíneas, portanto, a maneira mais adequada para diagnose segura é a detecção molecular. Em sementes, a porcentagem de infestação muitas vezes é baixa, o que não deixa de ser importante devido a capacidade de transmissibilidade da semente para a plântula, no entanto as pequenas concentrações de conídios podem ser insuficientes para a detecção molecular, por meio de técnicas potencialmente utilizadas como a PCR (Reação Polimerase em Cadeia). Tecnicamente mais simples, recentemente foi desenvolvida uma metodologia de amplificação molecular isotérmica LAMP (Loop-Mediated Isothermal Amplification), que permite identificar de forma segura o alvo, em decorrência da projeção de iniciadores específicos, baseados em regiões exclusivas do genoma do organismo. A técnica apresenta vantagens como, alta sensibilidade devido ao reconhecimento pelos iniciadores de seis regiões do alvo, além da especificidade, agilidade e segurança no diagnostico. È importante considerar a redução de custos em comparação com a PCR, devido ao uso de temperaturas constantes, e interpretação direta dos resultados por meio da turbidez gerada em amostras positivas, ou mudança de coloração no caso da adição de corantes, dispensando o uso de aparelhos, profissionais especializados e manuseio em laboratórios de alto padrão. A intepretação dos resultados a olhos nus facilita o controle de sementes em ambientes como laboratórios, armazéns, cooperativas com estrutura mínima, refletindo positivamente sobre o direcionamento adequado de lotes, seja para o plantio, consumo ou descarte. Portanto, o objetivo deste trabalho foi realizar o levantamento dos principais fungos patogênicos potencialmente destrutivos encontrados em sementes, e desenvolver um kit de detecção rápida por meio da metodologia LAMP para M. oryzae. Considered the most destructive disease of rice (Oryza sativa), the blast caused by the fungus M. oryzae is of concern worldwide. Because the pathogen staying power in the soil and crop residues for long and indeterminate periods is essential monitoring before the pathogen's entry into new areas, due to the commitment of nearby plantations. The seeds are considered the main ways of spread of disease due to storage, transportation and introduction into harmless areas. The methodology currently recommended by the Ministry of Agriculture for fungi monitoring seed is the "Blotter test", however, the morphological characterization can often be uncertain due to the rapid growth of fungal invasion and the similarity between structures of some pathogens. Morphologically M. oryzae can be indistinguishable from some species, such as the causal agent of rice blast wheat and other grasses therefore the most adequate way for safe diagnosis is the molecular detection. In seeds percentage infestation is often low, which is nevertheless important because the seed of transmission capacity for the seedling, however small conidia concentrations may be insufficient for the molecular detection by techniques potentially used as PCR (Polymerase Chain Reaction). Technically a methodology for molecular amplification isothermal LAMP (Loop- Mediated Isothermal Amplification) simpler recently been developed, which allows to safely identify the target, due to the projection of specific primers based on exclusive regions of the genome of the organism. The technique has advantages as high sensitivity due to the recognition by the initiators of six regions of the target, in addition to specificity, speed and security in the diagnosis. It is important to consider the cost reduction compared with PCR, due to use of constant temperature and straightforward interpretation of results using turbidity generated in positive samples or color change if the addition of dyes, eliminating the use of devices, specialized professionals in handling high standard laboratories. The interpretation the results with the naked eye makes the seed control in environments such as laboratories, warehouses, cooperatives with minimal structure, reflecting positively on the proper targeting of lots, either for planting, consumption or disposal. Therefore, the aim of this study was to survey the main potentially destructive pathogenic fungi found in seeds, and develop a rapid detection kit by LAMP methodology for M. oryzae. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

O consumo de fungicidas para o controle da brusone do arroz aumentou nos últimos anos, gerando vários inconvenientes, tais como aumento dos custos de produção, o desenvolvimento de resistência do patógeno e a presença de resíduos em alimentos. Isto leva à necessidade de desenvolver novos métodos e estratégias para o controle desta doença como o uso de extratos vegetais e óleos essenciais. O objetivo deste trabalho foi avaliar in vitro e in vivo a atividade antimicrobiana do extrato padronizado em ácido rosmarínico e do óleo essencial de Rosmarinus officinalis sobre Magnaporthe oryzae. O material vegetal foi caracterizado de acordo com a Farmacopeia Brasileira 5° edição. O óleo essencial foi obtido por hidrodestilação em aparelho de Clevenger e os constituintes foram identificados por Cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas. A quantificação do ácido rosmarínico no extrato foi realizada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e a metodologia analítica foi validada. Os testes de atividade antimicrobiana foram realizados in vitro e in vivo, a partir de um delineamento inteiramente casualizado. In vitro foram avaliadas as concentrações de 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5 e 0 mg/mL do extrato concentrado, 5; 4,5; 4; 3,5; 3; 2,5; 2; 1,5; 1; 0,5 e 0 μL/mL do óleo essencial e 1,05; 0,945; 0,81; 0,735; 0,63; 0,525; 0,42; 0,315; 0,21; 0,105 e 0 mg/mL do ácido rosmarínico sobre o crescimento micelial. A inibição da germinação, formação do apressório e o efeito sobre a membrana plasmática foram realizados nas concentrações de 50, 40, 30, 20, 10, 5, 2,5 e 0 mg/mL de extrato; 0,105; 0,84; 0,63; 0,42; 0,21; 0,105; 0,052 e 0 mg/mL do ácido rosmarínico e 0,05; 0,04; 0,03; 0,02 e 0 μL/cm3 de óleo essencial. In vivo foram testadas as concentrações de 150, 100, 50 e 0 mg/mL do extrato e 6,3; 4,2; 2,1 e 0 mg/mL do ácido rosmarínico. As melhores concentrações que inibiram o crescimento micelial foram 50, 45, 40 e 35 mg/mL e 5; 4,5; 4 e 3,5 μL/mL de extrato e de óleo essencial respectivamente, porém o ácido rosmarínico apresentou o efeito inibitório apenas nas concentrações de 0,945 e 1,05 mg/mL. Por outro lado, as concentrações de 40 e 50 mg/mL do extrato e as concentrações de 0,21; 0,42; 0,63; 0,84 e 1,05 mg/mL de ácido rosmarínico e todas as concentrações do óleo essencial inibiram a germinação e a formação do apressório as 4, 6 e 24 horas, sem contudo, causar dano a parede e membrana plasmática dos conídios de M. oryzae. In vivo, todos os tratamentos com extrato reduziram a severidade da brusone foliar, destacando-se 150 mg/mL, que reduziu em mais de 90% da área foliar afetada. O ácido rosmarínico não apresentou efeito inibitório da severidade da brusone foliar. Fungicides consumption was increased in recent years for control of rice blast, causing various problems, such as increased production costs, the development of resistance to the pathogen, the presence of residues in foods. This leads to the need to develop new methods and strategies of control of the disease and the application of plant extracts and essential oils. The objective of this study was to evaluate in vitro and in vivo antimicrobial activity of standardized extract in rosmarinic acid and essential oil of Rosmarinus officinalis on Magnaporthe oryzae. Were evaluated in vitro concentrations 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5 and 0 mg/mL of the concentrated extract 5, 4.5, 4, 3.5, 3, 2.5, 2, 1.5, 1, 0.5 and 0 μL/mL, of essential oil and 1.05, 0.945, 0.81, 0.735, 0.63, 0.525, 0.42, 0.315, 0.21, 0.105 and 0 mg/mL of rosmarinic acid on the mycelial growth Inhibition of germination, apressorium formation and the effect on the plasmatic membrane were performed in concentrations 50, 40, 30, 20, 10, 5, 2.5 and 0 mg/mL of extract, 1.05, 0.84, 0.63, 0.42, 0.21, 0.105, 0.052 and 0 mg/mL of rosmarinic acid and 0.05, 0.04, 0.03, 0.02 and 0 μL/cm3 of essential oil. In vivo were tested concentrations 150, 100, 50 and 0 mg/mL of extract and 6.3, 4.2, 2.1 e 0 mg/mL of rosmarinic acid. The best concentrations that inhibited mycelial growth were 50, 45, 40 and 35 mg/mL and 5 4.5, 4 and 3.5 μL/mL of extract and essential oil, respectively, but rosmarinic acid had an inhibitory effect at the concentrations of 0.945 and 1.05 mg/mL. On the other hand, the concentrations of 40 and 50 mg/mL of the extract and the concentration of 0.21, 0.42, 0.63, 0.84 and 1.05 mg/mL rosmarinic acid and all the essential oil concentrations inhibited the germination and the formation of the apressorium 4, 6 and 24 hours without damaging the plasmatic membrane and cell wall of conidia of M. oryzae. In vivo, all treatments of extract reduced the severity of rice blast, with a optimal concentration of 150 mg/mL reducing above 90% of the disease, rosmarinic acid no showed inhibitory effect. Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq

A brusone, causada pelo fungo Pyricularia oryzae Cav., é uma das mais importantes doenças da cultura do arroz. O conhecimento das raças do fungo permite direcionar o melhoramento genético, visando ao desenvolvimento de cultivares resistentes. Este trabalho objetivou determinar a variabilidade do fungo e a prevalência de raças, em genótipos de arroz irrigado; avaliar as reações das linhagens quase isogênicas de CO 39 aos isolados de P. oryzae; e identificar os genótipos de arroz que possuem genes complementares de resistência a estes isolados. O estudo foi realizado com 36 isolados de P. oryzae, coletados em 18 cultivares de arroz irrigado, em quatro municípios do Rio Grande do Sul. Foram identificadas 21 raças, ocorrendo maior frequência das raças do grupo IA, em todos os locais de coleta, destacando-se, dentre elas, a IA-1. Reação de resistência foi observada nas cultivares BRS Firmeza, Bluebelle, Te-tep e BRS 7 (Taim) e de susceptibilidade em Fanny, Dawn, BRS Pelota e BRS Atalanta. A série de linhagens quase isogênicas obtidas da cultivar CO 39 foi resistente aos isolados na seguinte ordem: C101 A51 (resistente para todos os isolados); C101 PKT (12); C104PKT (11); C105HP4L23 (8); e C101-LAC (3). A partir do estudo destes isolados, concluiu-se que há variabilidade de P. oryzae, prevalência da raça IA, maior tolerância da cultivar BRS Firmeza e que o gene Pi-2 confere resistência à brusone, em todos os isolados analisados. Rice blast, caused by the fungus Pyricularia oryzae Cav., is one of the most important diseases of rice. The understanding of its different strains allows a more efficient breeding towards resistant cultivars. This work aimed to determine the variability of the fungus and the prevalence of strains in irrigated rice genotypes, to evaluate the reaction of near isogenic lines of CO 39 to the collected P. oryzae isolates and to identify rice genotypes having complementary resistance genes to these isolates. The study was performed with 36 P. oryzae isolates collected in 18 irrigated rice cultivars from four counties in Rio Grande do Sul State, Brazil. A total of 21 strains were identified, with a prevalence for the IA group strains, in all collection sites, especially the IA-1 strain. A resistance reaction was observed for the cultivars BRS Firmeza, Bluebelle, Te-tep and BRS 7 (Taim), while a susceptible reaction was observed for Fanny, Dawn, BRS Pelota and BRS Atalanta. The series of near isogenic lines obtained from the CO 39 cultivar showed resistance to the isolates in the following order: C101 A51 (resistant to all isolates); C101 PKT (12); C104PKT (11); C105HP4L23 (8); and C101-LAC (3). From the studied isolates, it was concluded that there is variability of P. oryzae, prevalence of the IA strain, a higher tolerance for the cultivar BRS Firmeza and that the Pi-2 gene confers resistance to rice blast in all isolates analyzed.

O arroz é cultivado e consumido em todos os continentes, desempenhando um importante papel na dieta de mais da metade da população mundial. O seu cultivo vem sofrendo perdas na produção e na qualidade de grãos, devido a fatores bióticos como a brusone, causada pelo fungo Magnaporthe oryzae, que é a principal doença da cultura do arroz, representando uma ameaça à segurança alimentar mundial. O uso de cultivares resistentes é considerado o método mais efetivo para o controle da doença, porém, a alta variabilidade do patógeno resulta em uma rápida suplantação da resistência. Com a descoberta de isolados de alta fertilidade, hermafroditas, fora do centro de origem do arroz, sugere-se que a reprodução sexuada possa estar contribuindo para esta variabilidade genética, o que consequentemente influencia as estratégias apropriadas de controle. O estudo da reprodução sexuada em M. oryzae inicia-se com a definição dos tipos compatíveis, característica controlada pelo gene mating type com dois idiomorfos (MAT1-1 e MAT1-2); além das características como sexualidade (hermafrodita, fêmea ou macho) e fertilidade (número de peritécios). Outra abordagem de grande importância para a cultura é a detecção de genes de avirulência de M. oryzae, visando estudos de sua variabilidade. Dessa forma, o objetivo desta pesquisa foi investigar a presença dos genes MAT1-1 ou MAT1-2, e do gene de avirulência AVR1-CO39, em isolados coletados em todas as regiões produtoras de arroz do Brasil, além de caracterizá-los quanto à sexualidade e fertilidade. Foram selecionados 208 isolados que forma cultivados em BDA e seus micélios utilizados para extração de DNA e detecção dos genes citados. Para a caracterização sexual, 106 isolados de campo foram pareados em placa de Petri, contendo meio de farelo de arroz, com dois isolados: KA-3 (MAT1-1) e GUY11 (MAT1-2), os quais apresentam mating types e alta fertilidade, conhecidos mundialmente. O gene AVR1-CO39 foi detectado em apenas dois isolados, e um deles é patogênico à cultivar CO39, portadora do gene de resistência Pi-CO39(t), levantando a possibilidade de que uma mutação possa ter ocorrido, como deleção, o que impossibilita o reconhecimento do efetor pela proteína do gene Pi-CO39(t). Apenas um tipo compatível (MAT1-2) foi observado nos 208 isolados de campo. Foi observado também que, entre os 106 isolados analisados, um (0,94%), foi identificado como fêmea; três (2,8%), como hermafroditas; 62 (57,9%), como machos; e 41 (38,3%), como não determinados, sendo considerados inférteis. Observou-se também a formação de peritécios no interior da folha de arroz. Apesar do predomínio de um mating type, entre os isolados do arroz, há a possibilidade de ocorrência da reprodução sexuada, devido à presença do outro idiomorfo (MAT1-1) em isolados coletados de outras gramíneas, juntamente com a presença de hermafroditas e da fêmea-fértil, com alta fertilidade, de isolados MAT1-2 identificados nesse trabalho. Rice is a worldwide cultivated and consumed grain, playing an important role on the diet of half of the world’s population. Several losses in production and grain quality have been reported due to biotic factors, such as rice blast, caused by Magnaporthe oryzae, which is the major disease in rice crops. One of the most effective ways to control this disease is the use of resistant cultivars. However, the high genetic variability of the pathogen results in a rapid resistance loss. The discovery of highly fertile, hermaphrodites individuals outside of the rice center of origin, suggests that sexual reproduction may contribute to this genetic variability, which influences the appropriate control strategies. M. oryzae reproduction studies begins with the determination of mating types, controlled by two idiomorphic genes (MAT1-1 e MAT1-2), along with the sexuality (hermaphrodite, female or male) and fertility (number of perithecia). Another important approach under investigation for this crop is the detection of avirulence genes from M. oryzae, to understand the pathogen variability. Our study focused on the investigation of MAT1-1 or MAT1-2 genes, and the presence of the avirulence gene AVR1-CO39in field isolates collected from all rice production regions from Brazil. Sexuality and fertility were also characterized. 208 selected isolates were cultivated in PDA medium and the fungus mycelia were used for DNA extraction and PCR detection of the above-mentioned genes. For the sexual characterization, 106 field isolates were paired in Petri dishes containing rice bran medium with two reference isolates: KA-3 (MAT1-1) and GUY11 (MAT1-2), known worldwide for their mating type and high fertility. The AVR1-CO39 gene was only detected in two field isolates. One of them was able to infect the rice cultivar CO39, which has the resistance gene Pi-CO39(t). A mutation on AVR1-CO39 gene could impair the recognition of its effector by Pi-CO39(t) protein. Only one mating type (MAT1-2) was observed on the 208 field isolates. It was also observed that, among the 106 analyzed isolates, one (0,94%) was identified as a female; three (2,8%) as hermaphrodite, 62 (57,9%) as male; and 41 (38,3%) were not determined, considered infertile. We also observed the formation of perithecia inside of rice leaves. Despite the predominance of one mating type among rice field isolates, there is a possibility that sexual reproduction may occur as the other idiomorphic gene (MAT1-1) is present on field isolates collected from other Poaceae. The identification of highly fertile hermaphrodites and fertile-female individuals in this study also highlight this possibility. Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG

O uso de ferramentas moleculares e avaliações da virulência de Pyricularia grisea, agente causal da brusone do arroz e do trigo, têm permitido identificar variantes do patógeno, especialmente aqueles que ocorrem na cultura do arroz. Nesse sentido, os marcadores microssatélites já demonstraram que são eficientes para classificar isolados de P. grisea em grupos geneticamente relacionados. Os objetivos deste trabalho foram caracterizar a diversidade genética de 18 isolados de P. grisea do trigo com o auxílio de oito primers de microssatélites e relacionar os dados da análise molecular com os dados do espectro de virulência desses isolados, inoculados em plantas jovens de 70 genótipos de trigo. Dos 8 loci analisados, o primer mais informativo foi PG 5, que apresentou 4 alelos. Além disso, os primers MG 21 e PG 12 permitiram separar os isolados Py 5020 e Py 5038 em um grupo bastante distinto, com menos de 50% de similaridade em relação aos demais isolados. A maioria dos isolados (16) apresentou mais de 75% de similaridade entre si. Na análise de virulência, 15 dos 18 isolados testados apresentaram mais de 85% de similaridade entre si. Com exceção do isolado Py 5002, o agrupamento dos isolados de acordo com o grau de similaridade que os mesmos apresentaram entre si foi muito semelhante nos dois critérios utilizados nesta pesquisa. O fato de não ter sido encontrado um genótipo que fosse resistente a todos os isolados confirma a necessidade de se buscar novas fontes ou melhores combinações genética de genótipos de trigo mais resistentes à doença. The use of molecular tools and virulence evaluations of Pyricularia grisea, the causal agent of rice and wheat blast, has permitted identification of strains of the pathogen, especially those occurring in the rice crop. Microsatellites have already demonstrated efficiency to classify P. grisea isolates by genetic similarity groups. The objectives of this work were to characterize the genetic diversity of 18 isolates of P. griseacollected from wheat by applying 8 microsatellite primers; and to compare the molecular and virulence results of isolates, when inoculated in seedlings of 70 wheat genotypes. The most informative primer was PG 5 with 4 alleles. The primers MG 21 and PG 12 permitted separation of Py 5020 and Py 5038 in distinct groups, with less than 50% similarity in relation to others. The genetic similarity of isolates presented more than 75% similarity among them. In the virulence analysis, 15 out of 18 tested isolates showed more than 85% of similarity. The molecular pattern and virulence were similar for the isolates, except for Py 5002 isolate. The absence of resistance to all isolates confirms the need to seek new sources or better genetic combinations of wheat that are more resistant to disease.

A ocorrência de brusone e insetos-praga tem limitado a produtividade de arroz irrigado na região tropical, razão que este trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar os efeitos do serpentinito calcinado e da volastonita na severidade de brusone, na incidência de insetos-praga e na produtividade de arroz no cultivo principal e na soca. Em casa-de-vegetação foram avaliados os efeitos das doses 0, 1, 2, 4 e 8 Mg ha-1 de serpentinito calcinado e volastonita na severidade de brusone nas folhas da cv. Metica 1. No campo, se conduziram dois experimentos em várzeas no município de Dueré, TO, e dois no Formoso do Araguaia, TO. Os tratamentos consistiram das doses 0, 2, 4, 6, 8 Mg ha-1 de serpentinito, com e sem aplicação de produtos fitossanitários e dos genótipos CNA 8502 e BRS Formoso. O serpentinito calcinado foi tão ou mais eficiente que a volastonita na redução da severidade de brusone e aumentou a fitomassa, a produtividade de arroz e a porcentagem de endosperma sem manchas causadas por picadas de percevejo-dos-grãos. A aplicação de Si contribui para o manejo sustentável de brusone e de insetos-praga pela redução das doses de defensivos agrícolas e por um número menor de aplicações foliares, além de melhorar a qualidade do arroz. Rice blast and insect pests have laid a ceiling on the grain yield of irrigated rice in tropical regions. The objective of this investigation was to evaluate the effects of calcinated serpentinite and wallastonite on rice blast severity and insect pest incidence as well as grain yield of rice, in the main and ratoon crops. The effect of calcinated serpentinite and wollastonite rates (0, 1, 2, 4 and 8 Mg ha-1) on leaf blast severity were assessed on cultivar Metica 1, under greenhouse conditions. Two field experiments were conducted in the municipality of Dueré, and two in Formoso do Araguaia, in the State of Tocantins. The treatments consisted of five doses of calcinated serpentinite (0, 2, 4, 6, 8 Mg ha-1) with and without fungicide application, and two genotypes BRS Formoso CNA 8502, susceptible and resistant to rice blast, respectively. The calcinated serpentinte was as much as, or more efficient than, wollastonite in reducing blast severity. It increased biomass, grain yield and percentage of endosperms without lesions caused by the rice stink bug. The application of Si contributed to sustainable management of blast and insect pest by reducing the number and doses of chemical foliar sprays, besides increasing the rice quality.

Transformantes de Magnaporthe grisea resistentes a higromicina, obtidos principalmente por procedimentos REMI (Restriction Enzyme-Mediated Integration), foram avaliados quanto à habilidade em causar doença em arroz. A partir de testes de patogenicidade envolvendo 125 transformantes foi possível selecionar cinco mutantes com alterações consistentes na patogênese. Dois desses mutantes, T108 e T93, causaram poucas lesões em folhas de arroz, enquanto o mutante T251 não foi patogênico. A alteração na patogenicidade de T108 foi acompanhada pela menor capacidade de desenvolvimento in vitro. Quando inoculado em plantas de arroz, o mutante T41 apresentou agressividade reduzida, caracterizada por lesões arredondadas de tamanho limitado. Por sua vez, o período de incubação para o mutante T72 foi maior que o do isolado selvagem. Além disso, atraso considerável na germinação de conídios e formação de apressórios foi detectado em T72. Todos os mutantes cresceram em meio mínimo, indicando que as mutações não foram associadas à auxotrofia. Os mutantes T93 e T251 apresentam fenótipos semelhantes quando em cultura, caracterizados pela pigmentação marrom. Hygromycin-resistant transformants of Magnaporthe grisea, generated mainly by REMI (Restriction Enzyme-Mediated Integration), were screened for their ability to infect rice plants. Out of 125 transformants five showed changes in pathogenicity. The T108 and T93 mutants caused few lesions in rice leaves, while the T251 mutant was non-pathogenic. The alteration in pathogenicity of T108 was accompanied by reduced development in culture. The T41 mutant caused small and limited round lesions. The incubation period of the T72 mutant was longer than that of the wild type. Furthermore, late germination and appresorium formation was detected in the T72 mutant. All mutants grew in minimum medium, suggesting that there were no auxotrophic-associated mutations. The T93 and T251 mutants presented similar phenotypes in culture, characterized by a brown-pigmented colony.

A brusone é a principal doença da cultura do arroz irrigado e pode comprometer até 100% da produção de grãos de algumas lavouras isoladas nos casos de ataques epidêmicos. A melhor forma para o controle desta doença é o emprego da resistência genética, por ser mais econômica. O trabalho teve por objetivo avaliar a herdabilidade, número de genes e ação gênica na herança do caráter da resistência à raça IA-1abd de Pyricularia grisea de genótipos de arroz. A inoculação do fungo foi realizada sobre as populações fixas (P1, P2, e F1) e segregantes (F2, RC1F1 e RC2F1) obtidas entre as cultivares BRS Atalanta, Fanny (suscetíveis), BRS 7 "Taim" e BRS Firmeza (resistentes). Os resultados evidenciaram dominância da ação gênica com base nas seis gerações (P1, P2, F1, F2, RC1F1 e RC2F1), o que confirma a presença de um gene com dois alelos. Nos cruzamentos recíprocos entre os genótipos observou-se que não houve presença do efeito materno. No cruzamento entre parentais resistentes à brusone (BRS 7 "Taim" e BRS Firmeza) não houve segregação nas gerações F2 e retrocruzamentos, sugerindo que ambos os genitores tem a mesma constituição genética para reação de resistência à raça IA-1abd. As gerações segregantes (F2 e RC1F1) de todos os cruzamentos entre genótipos resistentes e suscetíveis apresentaram probabilidades significativas para freqüência esperada de 3:1 e 1:1, respectivamente, o que sugere que estas cultivares, "Taim" e BRS Firmeza, possuem um gene dominante responsável pela expressão do caracter da reação de resistência. Rice blast poses the greatest disease threat to irrigated rice, causing losses up to 100% in grain yield under epidemic attack. Genetic resistance is the most effective and environmentally sound way to control the disease. Thus, the objective of this work was to evaluate the number of genes and gene action involved in the inheritance of resistance to race IA-1abd of Pyricularia grisea in rice genotypes. The inoculation of the fungus was performed on fixed (P1, P2 and F1) and segregating (F2, RC1F1 and RC2F1) populations, composed of cultivars BRS 7 "Taim", BRS Firmeza, BRS Atalanta and Fanny. The results show that there is dominance for the gene action based on the six generations (P1, P2, F1, F2, RC1F1 and RC2F1), which confirms the presence of one gene with two alleles. In all reciprocal crosses no maternal effect was observed. In the cross between resistant parents (BRS 7 "Taim" and BRS Firmeza), there was no segregation in the generations F2 and backcrosses, suggesting that both parents have the same genetic constitution for the reaction of resistance to the IA-1abd race. The segregating generations (F2 and RC1F1) of all crosses between resistant and susceptible genotypes did not differ from the expected ratio of 3:1 and 1:1, respectively, suggesting that these cultivars, "Taim" and BRS Firmeza, have one dominant gene responsible for the expression of the character resistance reaction.

Protoplastos são ferramentas biológicas importantes para pesquisas em fungos filamentosos, sendo empregados intensamente em transformação genética. O isolamento de protoplastos de Magnaporthe grisea foi facilitado com Novozym 234, contudo, este complexo enzimático encontra-se indisponível no mercado. Assim, objetivou-se comparar a eficiência de enzimas líticas disponíveis comercialmente na obtenção de protoplastos de M. grisea. Paralelamente, analisaram-se estabilizadores osmóticos, tempos de digestão e freqüência de regeneração. Maior produção de protoplastos foi obtida com o uso simultâneo de Lysing Enzymes e Cellulase Onozuka R-10. O uso de 10 ou 15 mg de cada complexo enzimático, em 3 mL de estabilizador osmótico, resultou em maior liberação de protoplastos. O melhor estabilizador osmótico foi MgSO4 1,2 M / NaH2PO4 0,01 M, pH 5,8, seguido por MgSO4 0,8 M / NaH2PO4 0,01 M, pH 5,8. O isolamento de protoplastos foi monitorado a cada 60 minutos, atingindo o máximo após incubação por 3 a 6 horas. No entanto, maior freqüência de regeneração (19,4%) foi registrada para protoplastos obtidos após 3 horas de hidrólise enzimática. Protoplasts are important biological tools in filamentous fungi research. Fungal protoplasts have been extensively used in experiments with genetic transformation. Protoplastization of Magnaporthe grisea was accomplished with Novozym 234, however, this enzymatic complex is no commercially available for purchase. Thus, the efficiency of several other commercial enzymes in M. grisea protoplasts preparation was investigated. At the same time, osmotic buffer, digestion time and regeneration rate were also analyzed. The highest protoplasts production was obtained with Lysing Enzymes plus Cellulase Onozuka R-10. The use of 10 or 15 mg of each enzymatic complex in 3 mL of osmotic buffer was most effective for the protoplasts yields. The best osmotic buffer was MgSO4 1.2 M / NaH2PO4 0.01 M, pH 5.8, followed by MgSO4 0.8 M / NaH2PO4 0.01 M, pH 5.8. The M. grisea protoplasts yield, evaluated at each 60 min, increased with 3 to 6 hours of incubation. However, the highest regeneration frequency (19.4%) was recorded for protoplasts obtained with 3 hours of enzymatic hydrolyse.

Foi estudada a resposta do arroz de sequeiro (Oryza sativa L.) a aplicação de fungicidas, em três experimentos de campo. Uma pulverização de todos os fungicidas testados (benomil, blasticidin-S, edifenphos, kasugamicina, benomil + maneb, kasugamicina + captafol) aumentou a produção em comparação a testemunha. Não houve diferença significativa no controle da brusone do pescoço da panícula nem na produção de grãos, entre a aplicação de benomil e kasugamicina isolados ou misturados com maneb e captafol, respectivamente. Os índices de brusone nas folhas e nas panículas foram significativamente reduzidos com uma aplicação de fungicidas na época da emissão da panícula ou florescimento, ou com duas pulverizações em combinação com qualquer dos dois estádios. Entre os produtos testados para controle de brusone, edifenphos, benomil e benomil + maneb apresentaram resultados superiores na redução de severidade da mancha-estreita. A analise econômica da produtividade alcançada revelou que, no caso de áreas propensas a brusone, a alternativa mais viável e a aplicação de fungicidas simples.