Orientadores: Marcos Nogueira Eberlin, Edna Dora Martins Newman Luz

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química

Resumo: A vassoura de bruxa, a murcha de Ceratocystis e a podridão-parda são as principais doenças que causam problemas econômicos na cultura do cacau no Brasil. Esse trabalho mostra resultados inovadores e de grande aplicabilidade para melhorar as ações de inspeção sanitária das lavouras cacaueiras...

Resumo: A vassoura de bruxa, a murcha de Ceratocystis e a podridão-parda são as principais doenças que causam problemas econômicos na cultura do cacau no Brasil. Esse trabalho mostra resultados inovadores e de grande aplicabilidade para melhorar as ações de inspeção sanitária das lavouras cacaueiras através da identificação rápida e simples das espécies de fitopatógenos, e revela os principais metabólitos produzidos por clones resistentes e suscetíveis à vassoura de bruxa e murcha de Ceratocystis visando contribuir para o manejo, controle químico e/ou biológico. Os fitopatógenos do cacau, Moniliophthora perniciosa, Phytophthora palmivora, P. capsici, P. citrophthora, P. heveae e Ceratocystis cacaofunesta, que são os principais responsáveis pelas grandes perdas econômicas na América do Sul, foram discriminados pela técnica de MALDI-TOF/MS. Esse estudo discriminou os isolados dos fitopatógenos coletados em diferentes microregiões produtoras de cacau da Bahia, diferentes hospedeiros e tecidos vegetais como folhas, caules, frutos e rizosferas. Não se limitando apenas a inspeção sanitária e visando o combate das doenças do cacau, a técnica de espectrometria de massas foi aplicada para avaliar vários clones suscetíveis e resistentes à vassoura de bruxa e murcha de Ceratocystis. Uma metodologia analítica por LC-MS foi desenvolvida para caracterizar os perfis de metabólitos da interação cacaueiro/fitopatógeno e identificar os principais biomarcadores das doenças. A análise dos metabólitos dos clones Catongo e Scavina-6, respectivamente suscetível e resistente ao Moniliophthora perniciosa, causador da vassoura de bruxa, possibilitou a identificação dos principais metabólitos da infecção fúngica. Baseado nos metabólitos e análise multivariada, foram identificadas duas fases principais da infecção do Moniliophthora perniciosa que são (i) o reconhecimento da entrada do patógeno e (ii) a resposta de defesa do cacau. Os diferentes períodos de inoculação foram também discriminados pelos metabólitos e suas intensidades relativas, no decorrer do tempo de inoculação. A análise dos metabólitos dos clones CCN-51, TSH-1188, JACA, SJ02 e CEPEC-2002 infectados pelo Ceratocystis cacaofunesta possibilitou classificar corretamente os níveis de resistência e suscetibilidade como obtidos nos testes agronômicos e fitopatológicos relatados em outros trabalhos. Baseado na análise dos metabólitos e análise multivariada de PLS-DA os clones TSH-1188 e JACA podem ser considerados resistentes, o clone CCN-51 moderadamente resistente, e os clones SJ02 e CEPEC-2002 altamente suscetíveis. Os principais metabólitos que discriminam clones mais suscetíveis dos clones mais resistentes foram identificados. Desse trabalho conclui-se que, a metodologia analítica desenvolvida por LC-MS pode auxiliar na classificação dos níveis de resistência ou suscetibilidade dos clones de cacau, e na detecção de plantas infectadas nas lavouras cacaueiras, mesmo antes do aparecimento dos sintomas, para orientar as estratégias de manejo, controle químico e/ou biológico. Os resultados obtidos têm grande aplicabilidade prática e imediata podendo auxiliar na inspeção sanitária das lavouras cacaueiras. A metodologia de identificação dos fitopatógenos poderá ser implementada nos portos, aeroportos e postos de fronteira para inspeção do material vegetal transportado entre os países do MERCOSUL produtores de cacau o que poderá adiar a provável entrada do fungo Moniliophthora roreri nas áreas produtoras de cacau do Brasil. A identificação de biomarcadores de clones resistentes pode auxiliar nas estratégias de controle e biocontrole das doenças do cacau através da (i) seleção de genótipos com fatores de resistência contra os fitopatógenos, (ii) orientação das estratégias de melhoramento vegetal, (iii) prospecção de micro-organismos antagônicos aos fitopatógenos e (iv) orientação do melhoramento genético do cacaueiro indicando quais os metabólitos que os novos genes introduzidos precisariam expressar para a resistência do cacaueiro

Abstract: The Witches' Broom, Ceratocystis wilt, and Phytophthora pod rot are the major diseases that cause economic problems in the cacao crop in Brazil. This work shows innovative and highly applicable results to improve health inspections of cacao plantations through the quick and simple...

Abstract: The Witches' Broom, Ceratocystis wilt, and Phytophthora pod rot are the major diseases that cause economic problems in the cacao crop in Brazil. This work shows innovative and highly applicable results to improve health inspections of cacao plantations through the quick and simple identification of phytopathogenic species and reveals the main metabolites produced by resistant and susceptible clones to Witches' Broom and Ceratocystis wilt, aiming Contribute to the management, chemical and/or biological control. The phytopathogens of the cacao, Moniliophthora perniciosa, Phytophthora palmivora, P. capsici, P. citrophthora, P. heveae and Ceratocystis cacaofunesta, which are mainly responsible for the great economic losses in South America, were discriminated by the MALDI-TOF/MS technique. This study discriminated the strains of phytopathogens collected in different cacao farms from Bahia, different hosts and plant tissues such as leaves, stems, fruits and rhizospheres. Not limited to sanitary inspection and to combat cacao diseases, the mass spectrometry techniques was applied to evaluate several clones susceptible and resistant to Witches' Broom and Ceratocystis wilt. An analytical methodology by LC-MS was developed to characterize the metabolic profiles of the cacao/phytopathogen interaction and to identify the main biomarkers of the diseases. The analysis of the metabolites of Catongo and Scavina-6 clones, respectively susceptible and resistant to Moniliophthora perniciosa, the cause of the Witches' Broom, allowed the identification of the main metabolites of the fungal infection. Based on the metabolites and multivariate analysis, two main phases of Moniliophthora perniciosa infection were identified: (i) recognition of the pathogen entry and (ii) the cocoa defense response. The different inoculation periods were also discriminated by the metabolites and their relative intensities, during the time of inoculation. The analysis of the metabolites of the CCN-51, TSH-1188, JACA, SJ02 and CEPEC-2002 clones infected by Ceratocystis cacaofunesta allowed to correctly classify levels of resistance and susceptibility as obtained in the agronomic and phytopathological tests reported in other studies. Based on the analysis of the metabolites and multivariate analysis of PLS-DA the TSH-1188 and JACA clones can be considered resistant, the clone CCN-51 moderately resistant, and the clones SJ02 and CEPEC-2002 highly susceptible. The major metabolites that discriminate clones more susceptible from the more resistant clones were identified. It is concluded that the analytical methodology developed by LC-MS can help in the classification of resistance or susceptibility levels of cocoa clones and in the detection of infected plants in the cocoa plantations, even before the onset of symptoms, to guide the management strategies, chemical and/or biological control. The results obtained have great practical and immediate applicability, which can aid in the sanitary inspection of the cacao plantations. The phytopathogen identification methodology can be implemented at ports, airports and border posts to inspect plant material transported between cocoa-producing MERCOSUL countries, which may postpone the probable entry of the fungus Moniliophthora roreri into the Brazilian cocoa producing areas. The identification of biomarkers of resistant clones can aid in the control and biocontrol strategies of cacao diseases through (i) selection of genotypes with resistance factors against phytopathogens, (ii) orientation of plant breeding strategies, (iii) Microorganisms antagonistic to phytopathogens and (iv) orientation of the genetic improvement of the cacao tree indicating which metabolites the new genes introduced would need to express for the resistance of the cacao tree

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