Desenvolvimento de plataforma para determinação quantitativa por qPCR da mutação I86F no gene sdhC associada à resistência a fungicidas SDHI no fungo da ferrugem da soja

Abstract

A ferrugem asiática da soja (FAS), causada pelo fungo Phakopsora pachyrhizi (Pp), representa uma ameaça significativa para a cultura da soja no Brasil. Sob condições climáticas favoráveis, essa doença pode resultar em perdas de rendimento de até 90% em variedades suscetíveis, a menos que sejam tratadas com fungicidas. Por muitos anos, o manejo da FAS concentrou-se na aplicação extensiva e preventiva de fungicidas químicos sistêmicos que atuavam em um único local, o que aumentava o risco de resistência. Isso ocorreu principalmente devido à falta de variedades resistentes. Entretanto, a resistência a fungicidas sistêmicos, como inibidores da quinona oxidase (QoIs) e inibidores da desmetilação (DMIs), tornou-se crescente. Essa resistência, inclusive às misturas desses fungicidas, reduziu drasticamente sua eficácia nas últimas décadas, levando a perdas significativas na produção de soja. A partir de 2013, foram introduzidos no mercado fungicidas inibidores da succinato desidrogenase (SDHI), também sítio-específicos, como uma alternativa no controle da FAS. No entanto, foram identificados isolados de Pp com uma mutação genética no gene sdhC que conferia resistência aos fungicidas SDHI. Pesquisas subsequentes indicaram que a resistência aos SDHI se tornou comum em todo o país. O presente estudo teve como objetivo desenvolver uma plataforma de detecção da mutação I86F em populações de Phakopsora pachyrhizi por PCR quantitativo em tempo real (qPCR-TR). Essa abordagem permitirá avaliar a frequência e distribuição da resistência aos fungicidas SDHI em amostras do patógeno coletadas em diferentes regiões do Brasil, sem a necessidade de fenotipagem laboriosa in vivo. Este trabalho é crucial para o desenvolvimento de estratégias de manejo mais eficazes da FAS e para a preservação da eficácia dos fungicidas na agricultura brasileira. Concluímos que o método de qPCR foi eficiente para detecção de mutações no gene sdhC em populações de P. pachyrhizi, e observamos a prevalência da mutação 86F para resistência a SDHIs em 12 das 18 amostragens populacionais no país.

Asian Soybean Rust (ASR), caused by the fungus Phakopsora pachyrhizi (Pp), represents a significant threat to soybean cultivation in Brazil. Under favorable climatic conditions, this disease can result in yield losses of up to 90% in susceptible varieties, unless treated with fungicides. For many years, ASR management focused on the extensive and preventive application of systemic chemical fungicides acting at a single site, which increased the risk of resistance. This was mainly due to the lack of resistant varieties. However, resistance to systemic fungicides, such as quinone outside inhibitors (QoIs) and demethylation inhibitors (DMIs), has been increasing. This resistance, including to mixtures of these fungicides, has drastically reduced their efficacy in recent decades, leading to significant soybean production losses. Since 2013, succinate dehydrogenase inhibitors (SDHIs), also site-specific fungicides, have been introduced as an alternative for ASR control. However, Pp isolates carrying a genetic mutation in the sdhC gene, conferring resistance to SDHI fungicides, have been identified. Subsequent research indicated that SDHI resistance has become widespread across the country. The present study aimed to develop a platform for detecting the I86F mutation in Phakopsora pachyrhizi populations using real-time quantitative PCR (qPCR-RT). This approach will allow the assessment of the frequency and distribution of SDHI fungicide resistance in pathogen samples collected from different regions of Brazil, without the need for labor-intensive in vivo phenotyping. This work is crucial for developing more effective ASR management strategies and for preserving the efficacy of fungicides in Brazilian agriculture. We concluded that the qPCR method was effective for detecting mutations in the sdhC gene in P. pachyrhizi populations, and we observed the prevalence of the 86F mutation conferring SDHI resistance in 12 out of 18 population samples in the country.