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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2023.tde-18072023-102942
Document
Author
Full name
Victor Hugo Assis Hoff Brait
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2023
Supervisor
Committee
Júnior, Nelson Sidnei Massola (President)
Guillardi, Maísa Ciampi
Carneiro, Luciana Celeste
Title in Portuguese
Caracterização morfológica, filogenética e patogênica de isolados de Neocosmospora (complexo Solani de Fusarium) de raízes de soja do cerrado brasileiro
Keywords in Portuguese
Fusarium solani
Glycine max
Neocosmospora
Cerrado
Fungo fitopatogênico
Podridão radicular
Abstract in Portuguese
A cultura da soja é de grande importância para a economia e segurança alimentar no Brasil. Entretanto, em várias lavouras, há relatos de problemas com podridões radiculares, principalmente as causadas por fungos fusarioides. O diagnóstico é dificultado por dois motivos principais: a sintomatologia é genérica e há constante mudança na classificação dos gêneros. O primeiro problema pode ser facilmente resolvido levando-se o material ao laboratório. Todavia, o segundo exige uma solução mais complexa, uma análise filogenética multilocus. Há atualmente duas escolas divergentes para a classificação de Fusarium. Resumidamente, uma substitui o complexo Solani por um novo gênero (Neocosmospora) e outra o mantém dentro de Fusarium. De toda forma, em ambos os lados há concordância sobre os clados filogenéticos presentes na história evolutiva do gênero e a mudança ocorre apenas na nomenclatura. Há então a possibilidade de usar qualquer um dos dois sistemas de classificação para identificar os clados envolvidos no parasitismo de culturas agrícolas, pois os nomes das espécies são intercambiáveis. Dito isso, poucos trabalhos no Brasil buscaram fazer um levantamento das espécies de Fusarium em raízes de soja de acordo com esse novo sistema filogenético. O objetivo deste é preencher essa lacuna e caracterizar também a patogenicidade e a morfologia dos isolados selecionados. O cerrado brasileiro foi o cenário escolhido para a pesquisa, pois é a área de maior importância para a sojicultura no país. No total, 153 reboleiras de 10 cidades foram amostradas. Foram feitas câmaras úmidas com as raízes e 28 isolados de fungos com conídios típicos de Fusarium foram recuperados destas. Para os trabalhos de caracterização de morfologia, filogenia e patogenicidade, 12 isolados foram selecionados. A caracterização morfológica foi feita em microcultivo com BDA e em placas de Petri com meio cravina-ágar. Foram quantificados o comprimento de 50 macro e microconídios e a porcentagem de septação dos microconídios. Também foi analisada a presença de clamidósporos, o tipo de organização dos conídios nas fiálides e a presença de mono e polifiálides. Para a análise filogenética, foi extraído o DNA dos 12 isolados e algumas regiões foram amplificadas, uma parte da segunda maior subunidade da RNA polimerase II (RPB2) e o fator de alongamento da tradução eucariótica 1 alfa (EF-1). Para o teste de patogenicidade, foram confeccionadas caixas gerbox com areia e água autoclavada e sementes de soja da cultivar TMG7067 IPRO. Após três dias, as sementes foram inoculadas com uma suspensão de esporos e acondicionadas a 25°C com fotoperíodo de 12/12h por quatro dias até a avaliação por pesagem. As características morfológicas dos isolados eram bem similares. Todos apresentavam clamidósporos, monofiálides, ausência de polifiálides e distribuição dos conídios nos conidióforos em falsas cabeças. O isolado LFN0475 apresentou a maior mediana do comprimento de macroconídios e o isolado LFN0471, a menor. Não foi possível amplificar a segunda parte da região RPB2 devido a dificuldades técnicas. Por isso, a análise genética foi conduzida com a primeira parte dessa região e a região EF-1, exceto para os isolados LFN0470 e LFN0471. Para estes foi feita a análise apenas com a região EF-1. Apesar disso, foi possível chegar à espécie para 11 dos 12 isolados. Dez foram identificados como Neocosmospora falciformes e um como Neocosmospora suttoniana. A análise de patogenicidade revelou que todos os isolados eram patogênicos à soja. Foi possível também perceber que alguns isolados eram mais agressivos que outros. Apesar disso, não foi possível estabelecer uma hierarquia de agressividade para todos os isolados. Em suma, foram encontradas espécies patogênicas pertencentes ao novo gênero Neocosmospora (complexo Solani de Fusarium), indicando alta frequência desse grupo em raízes de soja de reboleiras no cerrado brasileiro.
Title in English
Morphological, phylogenetic, and pathogenic characterization of Neocosmospora (Fusarium solani species complex) isolates from soybean roots from Brazilian tropical savanna
Keywords in English
Fusarium solani
Glycine max
Neocosmospora
Brazilan tropical savanna
Phytopathogenic fungus
Root rot
Abstract in English
Soybean production is important for Brazilian economy and food security. Unfortunately, Fusarium root rot is reported from many production fields. The diagnose is difficult for two reasons, the symptoms are not specific and there is constant change in Fusarium taxonomy. The first problem can be easily addressed by taking diseased plants to a laboratory. But the second one requires a complex solution, a multilocus phylogenetic analysis. There are currently two divergent views on Fusarium taxonomy. Abridgedly, one accepts FSSC (Fusarium solani species complex) as part of Fusarium genus and the other considers the complex as a different genus, namely Neocosmospora. In any case, both sides agree on the clades that form the evolutionary history of the genus, making the divergences only nomenclatural. As a result, there is the possibility of using either of the systems to identify the clades of Fusarium parasitising important crops, since species names are interchangeable. That said, few surveys have been conducted in Brazil using the new phylogenetic classification to check Fusarium species present in soybean roots. The objective of this project is to fill that gap in the understanding of soybean production. Brazilian tropical savanna was chosen as the sample space, since it is the largest area of soybean production in the country. Altogether, 153 patches from fields located in 10 cities were sampled. Humid chambers were made with the disinfected roots. It was possible to isolate 28 fungi with fusarium-like conidia. In the end, 12 isolates were selected for the following characterizations. Morphological analyses were performed in microculture with PDA (Potato dextrose agar) and CLA (Carnation leaf agar) in Petri dishes. Macro and microconidia length and number of septa in microconidia were quantified. The presence of chlamydospores, organisation of spores in phyalides and the presence of mono and polyphyalides were all observed. For phylogenetic analysis, fungal DNA was extracted, and two regions were amplified, RPB2 and TEF-1. For the pathogenicity test, humid chambers for seed germination were kept at 25°C with 12/12h light regime. After three days, the seed were inoculated and, after four days from inoculation, the plants were weighted. Morphological traits were similar for all isolates. All showed chlamydospores, monophylides, absence of polyphyalides and distribution of conidia in conidiophores as false heads. Regarding length, isolate LFN0475 presented the highest length and isolate LFN0471 presented the shortest. It was not possible to amplify the second part of RPB2 due to technicalities. Therefore, phylogenetic analysis was conducted with the first part of RPB2 and EF-1, except for isolates LFN0470 and LFN0471, which had their analysis done with only EF-1. Despite that, it was possible to identify the species for eleven of the twelve isolates. Ten were identified as Neocosmospora falciformes and one as Neocosmospora suttoniana. All isolates are pathogenic to soybean. The pathogenicity test also revealed some more aggressive isolates. Nevertheless, it was not possible to establish a hierarchy of aggressiveness. In conclusion, only pathogenic species belonging to the new genus Neocosmospora (FSSC) were found, suggesting a high frequency of those species in patches over soybean fields from Brazilian tropical savanna.
 
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Publishing Date
2023-07-19
 
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