Caracterização cultural e molecular de espécies de Fusarium associadas à cana-de-açúcar

O gênero Fusarium está associado a diversas fitopatologias, possui alta variabilidade genética e adaptação ambiental. A caracterização cultural e molecular de isolados de Fusarium spp. é essencial para selecionar isolados para estudos de patogenicidade, e desenvolvimento de cultivares resistentes. O presente estudo teve como objetivo identificar espécies de Fusarium spp. a partir de 56 isolados fúngicos das coleções do Laboratório de Pesquisa e Desenvolvimento em Fitopatologia do Centro Avançado de Pesquisa e Desenvolvimento de Cana do Instituto Agronômico de Campinas (IAC) e do Laboratório de Fitopatologia do Departamento de Fitossanidade da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias da Universidade Estadual Paulista (FCAV/UNESP), coletados em plantas de cana-de-açúcar em duas das principais regiões produtoras de cana-de-açúcar no Brasil, Sudeste e Centro-Oeste, bem como avaliar a estrutura e diversidade genética. O sequenciamento parcial dos genes TEF-1α (primers EF1/EF2) e RPB2 (primers 5f2/7cr) foi utilizado para a identificação das espécies e análise filogenética por meio do método bayesiano. Foram testadas 42 combinações seletivas para marcadores moleculares do tipo Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP) em quatro isolados pertencentes a espécies distintas de Fusarium spp., das quais as oito mais polimórficas foram aplicadas em 56 isolados para avaliação da estrutura e diversidade genética. A combinação seletiva com maiores valores PIC, IM e Pr foi E+AAG/M+TCG. A caracterização cultural dos isolados, considerou a coloração das colônias e o Índice de Velocidade de Crescimento Micelial (IVCM). Sete espécies de Fusarium spp. foram identificadas pertencentes a dois complexos de espécies: F. sacchari, F. madaense, F. annulatum, F. caapi e F. napiforme do Complexo de Espécies Fusarium fujikuroi (FFSC), e F. caatingaense e F. hainanense do Complexo de Espécies Fusarium incarnatum-equiseti (FIESC). A análise da estrutura genética indicou a distribuição dos isolados em K = 3 grupos genéticos. A diversidade genética estimada para o grupo dos 56 isolados foi moderada (h=0,205) assim como para os isolados de F. sacchari (h= 0,184) e F. madaense (h=0,237). Para a variável coloração das colônias, não foram observadas diferenças capazes de distinguir isolados por espécie, contudo, para o Índice de Velocidade de Crescimento Micelial (IVCM), houve diferença significativa entre isolados de F. sacchari e F. madaense. Este estudo colabora para o entendimento da estrutura genética e diversidade de Fusarium spp. em cana-de-açúcar nas regiões produtoras investigadas, fornecendo subsídios para estratégias de coleta e enriquecimento de coleções de isolados fúngicos, destacando a importância da representatividade de espécies. Além disso, apoia futuros estudos sobre polimorfismos entre os complexos FIESC e FFSC e o desenvolvimento de estratégias de manejo integrado de doenças.

Resumo (inglês)

The genus Fusarium is associated with various phytopathologies, possessing high genetic variability and environmental adaptation.The cultural and molecular characterization of Fusarium spp. isolates is essential to select strains for pathogenicity studies and the development of resistant cultivars. This study aimed to identify Fusarium spp. species from 56 fungal isolates belonging to the collections of the Laboratório de Pesquisa e Desenvolvimento em Fitopatologia at the Centro Avançado de Pesquisa e Desenvolvimento de Cana do Instituto Agronômico de Campinas (IAC) and the Laboratório de Fitopatologia of the Departamento de Fitopatologia at the Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias da Universidade Estadual Paulista (FCAV/UNESP), collected from sugarcane plants in the Southeast and Midwest regions of Brazil, as well as to evaluate their genetic structure and diversity. Partial sequencing of the TEF-1α genes (primers EF1/EF2) and RPB2 (primers 5f2/7cr) was used for species identification and phylogenetic analysis using the Bayesian method. Forty-two selective primer combinations for Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP) markers were tested on four isolates representing distinct Fusarium spp. species, from which the eight most polymorphic combinations were selected and applied to the full set of 56 isolates to assess genetic structure and diversity. The most informative primer combination, based on PIC, MI, and Pr values, was E+AAG/M+TCG. Cultural characterization of the isolates included colony coloration and the Mycelial Growth Rate Index (IVCM). Seven Fusarium spp. species were identified, belonging to two species complexes: F. sacchari, F. madaense, F. annulatum, F. caapi, and F. napiforme (FFSC), and F. caatingaense and F. hainanense (FIESC). The genetic structure analysis indicated the distribution of the isolates into K = 3 genetic groups. The estimated genetic diversity for the group of 56 isolates was moderate (h=0.205), as well as for the isolates of F. sacchari (h=0.184) and F. madaense (h=0.237). For the colony coloration variable, no differences were observed to distinguish isolates by species; however, for IVCM, there was a significant difference between isolates of F. sacchari and F. madaense. This study contributes to the understanding of genetic structure and diversity of Fusarium spp. associated with sugarcane in key production regions, providing insights to support targeted sampling strategies and the enrichment of fungal isolate collections, while highlighting the importance of species representativeness. Furthermore, it supports future studies on polymorphisms within the FIESC and FFSC complexes and the development of integrated disease management strategies.

Palavras-chave

Fungos, Genética, Fusarium, Cana-de-açúcar

Idioma

Português

Citação

SOARES, A. C. S. Caracterização cultural e molecular de espécies de Fusarium associadas à cana-de-açúcar. - 2025. 81 p. - Dissertação (Mestrado em Agronomia) - Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho", Jaboticabal, 2025.