Characterization of Brazilian isolates of Fusarium oxysporum f. sp. lactucae and evaluation of lettuce accessions for resistance

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2017-02-17T15:25:38Z No. of bitstreams: 1 Cleia Santos Cabral.pdf: 1106804 bytes, checksum: 14447df94770ff469bfc234136893b59 (MD5) Made available in DSpace on 2017-02-17T15:25:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cleia Santos Cabral.pdf: 1106804 bytes, checksum: 14447df94770ff469bfc234136893b59 (MD5) Previous issue date: 2012-02-17 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Fusarium wilt, caused by Fusarium oxysporum f. sp. lactucae (FOLac), is an important disease of lettuce in the world. This disease was reported in Brazil, recently. From 2008 to 2011 the laboratories of Plant Pathology of Embrapa Hortaliças (Embrapa Vegetable Crops), Sakata Seeds Sudamerica and Instituto Capixaba de Pesquisa, Assistência Técnica e Extensão Rural (INCAPER) collected some FOLac isolates in states from the Southern and the Southeastern regions of Brazil. The isolates were identified as F. oxysporum by the morphological characteristics of conidia and conidiophores. Isolates were inoculated on lettuce plants, cultivars Elisa, Vera, and Red Salad Bowl, conditions in a greenhouse. Isolates were also inoculated on plants of others Asteraceae species (Cichorium endivia, Cichorium intybus, Sonchus oleraceus, Emilia sonchifolia, Bidens pilosa e Tagetes erecta) and others botanical families as (Solanum lycopersicum, Capsicum annuum, Nicotiana tabacum, Gossypium hirsutum, Phaseolus vulgaris e Ocimum basilicum). Lettuce cultivars Elisa and Vera were suscetible to all isolates while the cultivar Red Salad Bowl was resistant. All isolates were reisolated from diseased plants fulfilling the Koch‟s postulates. Others plant species were not susceptible to any isolate, proving that isolates belong to the species F. oxysporum f. sp. lactucae. The isolates were also inoculated in a differential set of cultivars comprising: „Patriot‟ (Susceptible to all races), „Costa Rica No. 4‟ (resistant to race 1) and „Banchu Red Fire‟ (resistant to race 2). Cultivars „Patriot‟ and „Banchu Red Fire‟ were susceptible while „Costa Rica No. 4‟ was resistant, confirming that all the isolates were race 1. Molecular analysis using a primer specific to race 1 isolates was performed using F. oxysporum f. sp. lycopersici (FOL) raça 3 and a non-pathogenic isolate as negative controls. DNAs of FOLac isolates were amplified by PCR and those of the negative controls were not, confirming the specificity of the primers and the presence of only the race 1 of FOLac in Brazil. In addition, it was used the Translation elongation factor 1-α region (tef-1α) for phylogenetic analysis between FOLac isolates races 1 and 2 and isolates of F. oxysporum. Comparison of the sequences obtained with the tef-1α confirmed the polyphyletic origin of the forma specialis lactucae and also showed a greater genetic variability among Brazilian isolates of FOLac race 1compared with isolates of the same race available in GenBank. After the isolates characterization, it was made a screening of 102 accessions for resistance to the isolate Fus-173 and it was selected 47 as highly resistant. After this, the selected genotypes were evaluated for the stability of resistance in three additional assays, using different FOLac race 1 isolates. In all three assays it was used a highly susceptible cultivar (Regina) as susceptible control. In the first assay, carried out in October 2011, it were used the isolates Fus-202 and Fus-205. In the second assay, carried out in November 2011, it were used the isolates Fus-219 and Fus-222. In the third assay, carried out in December 2011, it were used the isolates (Fus-207, Fus-209 e Fus-220). Inoculation was performed on 25 days old seedlings on greenhouse conditions. Seedlings were inoculated by cutting their roots and emerging them in spore suspension of pathogen. Evaluation was carries out 30 days after inoculation, using a grade scale varying from 0 (heath plants) to 4 (dead plants). Data were transformed in Disease Index (DI) submitted to a variance analysis and the media were compared by the Tukey‟s test (5%). Thirty two accessions were identified as having broad spectrum of resistance to different pathogen isolates in the four inoculation seasons. A murcha de fusário, causada pelo fungo Fusarium oxysporum f. sp. lactucae (FOLac) é uma das doenças mais importantes da alface. Esta doença foi relatada recentemente no Brasil. Nos anos de 2008 a 2011 foram coletados isolados de FOLac nos Laboratórios de Fitopatologia da Embrapa Hortaliças, Sakata Seed Sudamerica Ltda e do Instituto Capixaba de Pesquisa, Assistência Técnica e Extensão Rural (Incaper). Estes eram provenientes de todos os estados das Regiões Sul e Sudeste do Brasil. A identificação foi feita observando-se as características morfológicas de conídios e conidióforos. Os isolados foram inoculados em plantas das cultivares Elisa, Vera e Red Salad Bowl, em condições de casa de vegetação. Os mesmos também foram inoculados em plantas de outras espécies de Asteraceae (Cichorium endivia, Cichorium intybus, Sonchus oleraceus, Emilia sonchifolia, Bidens pilosa e Tagetes erecta) e de outras famílias (Solanum lycopersicum, Capsicum annuum, Nicotiana tabacum, Gossypium hirsutum, Phaseolus vulgaris e Ocimum basilicum). Os isolados foram identificados como Fusarium oxysporum. As cultivares Elisa e Vera foram suscetíveis a todos os isolados e a Red Salad Bowl foi resistente. Efetuou-se o re-isolamento do patógeno, completando-se assim os Postulados de Koch. Nenhuma outra espécie de planta foi suscetível ao patógeno, confirmando a identificação como F. oxysporum f. sp. lactucae. Em seguida, os isolados foram avaliados quanto a sua virulência numa série de cultivares diferenciadoras de raças: Patriot (suscetível), Costa Rica No. 4 (resistente à raça 1) e Banchu Red Fire (resistente à raça 2). As cultivares Patriot e Banchu Red Fire comportaram-se como suscetíveis a todos os isolados, enquanto a cultivar Costa Rica No. 4 comportou-se como resistente. Concluiu-se que os isolados avaliados são da raça 1 de FOLac. Adicionalmente, foi feito um teste com primers específicos para a raça 1 de FOLac, utilizando como controles um isolado de F. oxysporum f. sp. lycopersici (FOL) raça 3 e um isolado não patogênico de F. oxysporum. O fragmento de DNA foi amplificado por PCR para os isolados de FOLac e não foi amplificado para o isolado de FOL e nem para o isolado não patogênico de F. oxysporum. Este resultado confirma a especificidade desse par de primers e a presença apenas da raça 1 de FOLac no Brasil. Além disso, foi utilizada a região do fator de elongação da tradução (tef-1α) para análise filogenética entre os isolados FOLac raças 1 e 2 e isolados de F. oxysporum. Comparação das seqüências obtidas com o tef-1α confirmou a origem polifilética da forma specialis lactucae e também observou-se uma maior variabilidade genética entre os isolados brasileiros de FOLac raça 1 comparados com isolados da mesma raça disponíveis no GenbanK. Posteriormente, 102 acessos (cultivares comerciais ou linhagens) foram avaliados, visando identificar fontes de resistência a FOLac e analisar a estabilidade da resistência de acessos promissores a diferentes isolados do patógeno. Inicialmente foi feita uma seleção preliminar, utilizando um isolado do patógeno (Fus-173). Em seguida, quarenta e sete acessos altamente resistentes mais uma testemunha suscetível (Regina), identificados na seleção preliminar, foram reavaliados para estabilidade da resistência ao FOLac raça 1, utilizando os isolados (Fus-202 e Fus-205) no mês de Outubro de 2011; isolados (Fus-219 e Fus-222) no mês de Novembro de 2011 e isolados (Fus-207, Fus-209 e Fus-220) no mês de Dezembro de 2011. A inoculação foi realizada em condições de casa de vegetação, pelo método de corte das raízes e imersão na suspensão de conídios do patógeno. A avaliação foi realizada após 30 dias, com auxílio de escala de notas variando de 0 (planta sadia) a 4 (planta morta). Os dados obtidos foram transformados em índice de doença (ID) e submetidos a uma análise de variância e comparação de médias pelo teste de Tukey (5%). Foram identificados trinta e dois acessos apresentando amplo espectro de resistência aos diferentes isolados do patógeno nas quatro épocas de inoculação.