Aspectos fisiológicos e bioquímicos da resistência do cafeeiro à ferrugem potencializados por triazol e estrobilurina

Abstract

O café é a commodity mais negociada no mundo sendo o Brasil seu maior produtor. A ferrugem do cafeeiro, causada pelo fungo biotrófico Hemileia vastatrix é a doença mais importante do cafeeiro e pode causar redução em sua produtividade entre 35 a 50%. Muito pouco se sabe sobre este patossistema, bem como os impactos do patógeno sobre a fotossíntese da planta, a atividade de enzimas de defesa, a concentração de pigmentos vegetais e os parâmetros de fluorescência clorofila a sob diferentes tratamentos com fungicidas. Para contribuir com a geração de novos conhecimentos, este estudo teve como objetivos: 1) avaliar a variável Fv/Fm (Rendimento quântico máximo do fotossistema II) obtida através da imagem da fluorescência da clorofila a como ferramenta para diferenciar infecções pré-sintomáticas em plantas pulverizadas com epoxiconazol e piraclostrobina e 2) investigar as relações entre pigmentos fotossintéticos, atividade de enzimas de defesa e alguns parâmetros de fluorescência da clorofila a em folhas de café pulverizadas com epoxiconazol e piraclostrobina e inoculadas ou não-inoculadas com Hemileia vastatrix. Os experimentos seguiram delineamento inteiramente casualizado e foram conduzidos em casa de vegetação. As plantas de café foram cultivadas em estufa e inoculadas com urediniósporos. Epoxiconazol e piraclostrobina foram pulverizadas sobre as plantas, a fim de estudar o parâmetro Fv/Fm de fluorescência da clorofila a, a severidade da ferrugem do cafeeiro, a atividade de enzimas de defesa, a concentração de pigmentos fotossintéticos e outros parâmetros de fluorescência da clorofila a. Houve uma relação linear significativa entre severidade real e visual das áreas foliares estimadas pelo parâmetro Fv/Fm e para cada unidade adicional na severidade visual, houve um aumento de 53% na severidade real. Para os tratamentos com epoxiconazol e piraclostrobina, os sintomas da ferrugem do cafeeiro diminuíram tomando como base as imagens visual e as geradas a partir do parâmetro Fv/Fm da fluorescência da clorofila a. Pústulas nas folhas pulverizadas com epoxiconazol foram menores nas folhas do tratamento controle mas, maiores do que piraclostrobina. A redução nos valores do parâmetro Fv/Fm no epicentro das pústulas das folhas pulverizadas com epoxiconazol e piraclostrobina foram menores do que os do tratamento controle. A severidade da ferrugem do cafeeiro diminuiu até 40 dias após a inoculação nas plantas pulverizadas com epoxiconazol e piraclostrobina. As atividades de catalase, peroxidases, β-1,3-glucanases e quitinases foram diferentes entre os tratamentos com plantas inoculadas e não-inoculadas. Houve redução significativa na concentração de pigmentos entre as plantas não-inoculadas e inoculadas mas, não entre as plantas pulverizadas com epoxiconazol e piraclostrobina. Os parâmetros de fluorescência da clorofila a foram diferentes entre plantas não-inoculadas e inoculadas e não-pulverizadas e pulverizadas com fungicidas. Hemileia vastatrix afetou a capacidade fotossintética de Coffea arabica e o parâmetro Fv/Fm de fluorescência da clorofila a foi capaz de mostrar esse efeito antes do aparecimento dos sintomas visuais. Alterações na fotossíntese foram detectadas em plantas não-inoculadas e inoculadas pulverizadas com epoxiconazol e piraclostrobina. Além disso, o efeito dos fungicidas sobre a fotossíntese deve ser estudado, para proporcionar mais oportunidades para a compreensão dos impactos sobre os mecanismos de defesa da planta, que levam à redução de sintomas da ferrugem do cafeeiro.

Coffee is the most traded commodity in the world and Brazil is the largest producer. Coffee leaf rust, caused by the biotrophic fungus Hemileia vastatrix is the most important coffee disease reducing coffee yield by 35 to 50%. Too little is known about this pathosystem as well as the pathogen impacts on plant photosynthesis, defense enzymes activities, concentration of plant pigments and chlorophyll a fluorescence parameters under different fungicides sprayed treatments. To contribute with new knowledge generation, this study aimed: 1) to evaluate the Fv/Fm (Maximal photosystem II quantum yield) chlorophyll a fluorescence imaging parameter as tool to differentiate pre-symptomatic coffee leaf rust infections in plants sprayed with pyraclostrobin and epoxiconazole and 2) to investigate the relationships between photosynthetic pigments, defense enzymes activities and some chlorophyll a fluorescence parameters on leaves of coffee plants sprayed with epoxiconazole and pyraclostrobin and inoculated or non-inoculated with Hemileia vastatrix. Experiments in a completely randomized design were performed in greenhouse and coffee plants were inoculated with urediniospores. Epoxiconazole and pyraclostrobin were sprayed in coffee plants in order to study the Fv/Fm chlorophyll a fluorescence parameter, coffee leaf rust severity, defense enzymes activities, photosynthetic pigments concentration and other chlorophyll a fluorescence parameters. Results from the present study showed that the different fungicides application on soil and/or leaves of triazoles and strobilurins were efficient to control coffee leaf rust. There was a significant linear relationship between the areas of real severity and visual severity and for each additional unit in the visual severity there was an increase of 53% on the real severity. For the epoxiconazole and pyraclostrobin treatments, the coffee leaf rust symptoms decreased based on both visual and Fv/Fm images. Pustules on leaves sprayed with epoxiconazole were smaller in size than the ones on leaves of plants from the control treatment, but bigger than pyraclostrobin. Reduction on Fv/Fm values at the pustules epicenter on leaves of plants sprayed with epoxiconazole and pyraclostrobin were lower than those of the control treatment. Coffee leaf rust severity decreased until 40 days after inoculation on plants sprayed with epoxiconazole and pyraclostrobin. Catalase, peroxidases, β-1,3-glucanases and chitinases activities were different among treatments with inoculated and non-inoculated plants. There was a significant reduction in pigments concentration between non-inoculated and inoculated treatments but not, in plants sprayed with epoxiconazole and pyraclostrobin. Chlorophyll a fluorescence parameters were different between non-inoculated and inoculated plants and non- sprayed and fungicides sprayed plants. Hemileia vastatrix affected the photosynthetic capacity of Coffea arabica and the Fv/Fm parameter was able to show this effect before the appearance of visual symptoms. Changes on photosynthesis were detected in non- inoculated and inoculated plants sprayed with epoxiconazole and pyraclostrobin. Also, the effect of fungicides on photosynthesis should be studied to provide more opportunities to understanding the impacts on plant defense mechanisms that lead to reduced coffee leaf rust symptoms.