meio ambiente e ciências atmosféricas 4. doenças de plantas e o

MEIO AMBIENTE E CIÊNCIAS ATMOSFÉRICAS
4. DOENÇAS DE PLANTAS E O CLIMA
Eduardo S. G. Mizubuti, Luiz Antônio Maffia, Marcos Heil Costa
ÍNDICE
INTRODUÇÃO
RESUMO
COMPETÊNCIAS
PALAVRAS-CHAVE
4.1. PATÓGENOS
4.1.1. Introdução
4.1.2. Triângulo de doenças
4.1.3. Os fungos
4.1.4. Ciclo de vida dos fungos – esporos
4.1.5. Ciclo de vida dos fungos – tubo germinativo
4.1.6. Ciclo de vida dos fungos – apressório
4.1.7. Ciclo de vida dos fungos – colonização
4.1.8. Ciclo de vida dos fungos – esporulação
4.1.9. As bactérias
4.1.10. Os vírus
4.1.11. Os nematóides
4.2. MICROCLIMA E DOENÇAS DE PLANTAS
4.2.1. Introdução
4.2.2. Abrigos meteorológicos
4.2.3. Microclima e o ciclo de vida dos fungos – germinação
4.2.4. Microclima e o ciclo de vida dos fungos – esporulação
4.2.5. Microclima e o ciclo de vida dos fungos – dispersão
4.2.6. Microclima e o ciclo de vida dos fungos – sobrevivência
4.2.7. Previsão de doenças
4.2.8. Simulação do efeito do microclima
4.2.9. Coleta de dados
4.2.10. GMP
ATIVIDADES
PERGUNTAS E RESPOSTAS
GLOSSÁRIO
LINKS
AVALIAÇÃO
INTRODUÇÃO
RESUMO
Nessa aula, abordaremos o conceito de doenças de plantas e sua importância.
Discutiremos também os agentes causadores de doenças mais importantes dando
destaque aos fungos, causadores das maiores perdas na agricultura.
COMPETÊNCIAS
Capacitar à compreensão da importância da prevenção e identificação das
doenças de plantas para a agricultura. Tomar conhecimentos de algumas técnicas
usadas na detecção de doenças de plantas.
PALAVRAS-CHAVE
Patógenos, fungos, bactérias, vírus, nematóides, clima, microclima, triangulo das
doenças, PCDs, esporos, agricultura, hifas, autrófico, heterótrofo.
4.1. PATÓGENOS
4.1.1. Introdução
As doenças de plantas geralmente são causadas por microrganismos que
interferem no seu metabolismo, provocando uma série de processos
fisiológicos prejudiciais.
Esses microorganismos são chamados de patógenos ou fitopatógenos. Os
mais comuns são:
• Fungos;
• Bactérias
• Vírus
• Nematóides
4.1.2. TRIÂNGULO DE DOENÇAS
Para que uma doença possa completar com sucesso todas as fases do seu
ciclo de vida e causar epidemias no campo, é necessário que existam três
elementos para formar o triangulo das doenças: hospedeiro, inóculo de
patógeno virulento e ambiente.
•
•
•
Hospedeiro: plantas vulneráveis;
Inóculo de patógeno virulento: patógenos ou partes de patógenos
como esporos fúngicos ou ovos de nematóides capazes de causar
doenças.
Ambiente: condições ambientais favoráveis à interação do agente
causador da doença com a planta.
4.1.3. OS FUNGOS
Em todo o mundo, os fungos são os fitopatógenos mais importantes, pois
eles causam a maioria das doenças de plantas que prejudicam a
agricultura.
Os fungos são organismos uni ou multicelulares que não possuem clorofila
(aclorofilados) e são incapazes de produzir o próprio alimento (heterótrofos). Eles
possuem filamentos que se reproduzem formando esporos (Figura 2). Estes
filamentos que fazem parte do corpo dos fungos são denominados hifas.
A ferrugem do cafeeiro é causada pelo fungo Hemileia vastatrix, enquanto o
carvão da cana-de-açúcar é causado pelo fungo Ustilago scitaminea.
4.1.4. CICLO DE VIDA DOS FUNGOS – ESPOROS
Uma das características dos fungos é a sua reprodução por esporos. Os
esporos possuem uma função muito parecida com a semente das plantas,
ou seja, eles funcionam como estruturas de propagação.
O ciclo de vida de um fungo inicia-se com a chegada de um esporo na planta
hospedeira. Após este momento, começa a fase de germinação de esporos e
posteriormente a penetração nos tecidos da planta.
4.1.5. CICLO DE VIDA DOS FUNGOS – TUBO GERMINATIVO
Para germinar, o esporo necessita de condições adequadas de umidade e
temperatura. Satisfeitas essas condições, forma-se um tubo longo e
delgado denominado tubo germinativo.
4.1.6. CICLO DE VIDA DOS FUNGOS – APRESSÓRIO
Para que o tubo germinativo não se desprenda da planta pela ação do vento
ou da água, forma-se uma estrutura dilatada denominada apressório.
O apressório produz uma hifa delgada que penetra no interior do tecido da planta
fixando o esporo.
4.1.7. CICLO DE VIDA DOS FUNGOS – COLONIZAÇÃO
Após a penetração, começa a fase de colonização, onde ocorre o
crescimento do fungo no interior do tecido da planta.
Nesta fase, as hifas crescem entre as células da hospedeira, de onde retiram os
nutrientes para seu sustento. Quando o fungo já está bem estabelecido na planta
hospedeira e atingiu certo ponto de desenvolvimento, ele começa a se multiplicar.
4.1.8. CICLO DE VIDA DOS FUNGOS – ESPORULAÇÃO
Os fungos se multiplicam formando novos esporos num processo chamado
de esporulação. A propagação desses esporos no ambiente, acontece por
meio de agentes que podem ser a água, o vento os insetos ou o próprio
homem.
Ao encontrar outra planta hospedeira, os esporos germinam e reiniciam o ciclo de
vida. Este ciclo se repete enquanto as condições de ambiente estiverem
favoráveis. Quando isso não acontece, os fungos precisam passar por uma fase
de sobrevivência.
A sobrevivência é muito importante, porque é responsável pela perpetuação da
espécie até as condições voltarem a serem favoráveis ao desenvolvimento dos
fungos (temperatura e umidade adequadas, bem como disponibilidade de tecidos
de um hospedeiro). Deste modo, os fungos conseguem sobreviver produzindo
esporos de resistência, vivendo em restos de cultura, em plantas vivas e
sementes.
Após a sobrevivência, e com a volta das condições favoráveis para o
desenvolvimento, os esporos que sobreviveram são dispersos novamente à
procura de plantas hospedeiras para serem capazes de reiniciar o ciclo.
4.1.9. AS BACTÉRIAS
As bactérias são organismos unicelulares, cujo material genético não é
envolto por uma membrana.
As bactérias causadoras de doenças de plantas são também aclorofiladas e
heterotróficas. Atualmente duas bacterioses importantes atacam os pomares
cítricos do estado de São Paulo. O cancro, causado por Xanthomonas campestris
pv. citri e o amarelinho, causado por Xylella fastidiosa.
4.1.10. OS VÍRUS
Os vírus são compostos de ácidos nucléicos envoltos por uma capa feita de
proteína que os protegem. Eles somente se multiplicam em células vivas e
podem causar várias doenças.
O mosaico dourado do feijoeiro é causado pelo vírus BGMV, enquanto o mosaico
do mamoeiro é causado por PRSV-P.
4.1.11. OS NEMATÓIDES
Os nematóides são parentes próximos da lombriga conhecidos também
como vermes.
São animais multicelulares, aclorofilados, heterotróficos, e que possuem uma
abertura (tipo boca) para alimentar-se.
Os fitonematóides mais importantes para o Brasil são os nematóides dos cistos da
soja, Heterodera glycines, e os nematóides das galhas, Meloidogyne spp.
4.2. MICROCLIMA E DOENÇAS DE PLANTAS
4.2.1. Introdução
Uma doença de planta pode se desenvolver em uma parte de um vale e não
se desenvolver no restante devido ao microclima.
Se a encosta de uma colina voltada para o norte recebe mais luz do Sol que
a encosta voltada para o sul, é de se esperar que a encosta voltada para o
norte seja mais quente. Esses climas em escala reduzida são chamados de
microclimas.
É bom lembrar que a ocorrência de epidemias no campo não é regra geral. A
principal dificuldade para ocorrerem epidemias é a influência do clima. Logo, ao
conhecermos bem o efeito do clima, podemos tirar algum proveito para o manejo
dessas doenças.
4.2.2. ABRIGOS METEOROLÓGICOS
Os microclimas podem ser medidos em abrigos meteorológicos presentes
nas estações meteorológicas das redes nacionais.
Nesses abrigos, os instrumentos de medição da temperatura, umidade e pressão
do ar estão protegidos do sol e da chuva, que poderiam afetar os seus registros,
mas que se mantêm bem expostos ao ar que circula através de numerosas
aberturas nas paredes do abrigo.
Os instrumentos estão ainda instalados a 2m de altura do solo sob condições
bastante padronizadas. Escolheu-se esta disposição depois de se verificar que
nestas condições se conseguia escapar à maior parte das influências acidentais
dos locais de observação escolhidos. Assim, a estação climatológica é
representativa de uma grande região.
O clima medido em estações distantes entre si por 50km pode ser considerado de
modo geral representativo daquela região.
4.2.3. MICROCLIMA E O CICLO DE VIDA DOS FUNGOS – GERMINAÇÃO
Nem sempre na natureza as condições climáticas são favoráveis à
germinação por períodos prolongados de tempo. Sob condições favoráveis
os esporos começam a germinar e se as condições se tornam
desfavoráveis eles paralisam a germinação.
Para que um esporo germine é necessário que haja água em quantidade
suficiente e temperatura adequada. Assim, diferentes fungos requerem diferentes
quantidades de água em temperaturas específicas. É o que ocorre com a
germinação de esporos de Botrytis cinerea.
Em muitos casos, quando ocorre esta mudança das condições climáticas, a
germinação é abortada e o fungo morre. Porém, em alguns fungos, os esporos
retomam a germinação, quando as condições voltam ao ideal. É o caso dos
esporos de Alternaria solani, o agente causal da pinta preta do tomateiro e da
batateira.
4.2.4. MICROCLIMA E O CICLO DE VIDA DOS FUNGOS – ESPORULAÇÃO
A produção de esporos dos fungos é altamente influenciada por fatores
climáticos. Em geral, estas respostas são típicas de esporulação em função
da temperatura e da umidade.
Para cada fungo existe uma faixa ideal de temperatura para a esporulação.
Quando a temperatura está baixa, ocorre pouca produção de esporos. À medida
que a temperatura aumenta, a esporulação aumenta até atingir um ponto máximo
ou o ponto ótimo para a esporulação. A partir deste ponto ocorre declínio na
esporulação, pois as temperaturas altas começam a prejudicar o fungo.
Podemos constatar o efeito da temperatura na quantidade de esporos formados
por exemplo pelo fungo Phytophthora infestans.
4.2.5. MICROCLIMA E O CICLO DE VIDA DOS FUNGOS – DISPERSÃO
Para que haja epidemias no campo, é necessário que a doença seja
disseminada da planta doente para a planta sadia. Um dos fatores
climáticos mais eficazes em disseminar doenças fúngicas é o vento. Ele é
capaz de remover os esporos produzidos pelo fungo numa planta doente e
transportá-los por longas distâncias.
Por exemplo, a ferrugem do café estava restrita aos países Africanos desde o
século XIX. Em 1970, a doença foi constatada pela primeira vez no Brasil. É
provável que os esporos de H. vastatrix tenham sido trazidos da costa da África
para o Brasil, através de correntes de ar (ventos).
4.2.6. MICROCLIMA E O CICLO DE VIDA DOS FUNGOS – SOBREVIVÊNCIA
O período de sobrevivência é crítico para a maioria dos fungos causadores
de doenças de plantas, pois durante esta fase as reservas alimentares dos
fungos são escassas e não há disponibilidade de tecidos do hospedeiro
para a nutrição.
Além disso, os fungos ficam sujeitos às condições climáticas adversas tais como
baixa umidade e temperatura. Como exemplo, tem-se o efeito da umidade do solo
na sobrevivência de Fusarium subglutinans f. sp. Moniliforme.
4.2.7. PREVISÃO DE DOENÇAS
Se conhecermos bem o efeito do clima em doenças, podemos tirar algum
proveito para combatê-las com menos gasto de fungicidas e menor
contaminação do homem e do ambiente.
Hoje, com a maior disponibilidade de equipamentos meteorológicos, muitos
conhecimentos estão sendo adquiridos. Através de modelos e simuladores de
ciclos de vida de patógenos é possível desenvolver esquemas de previsão de
ocorrência de doenças no campo.
No estado de Santa Catarina os produtores de maça vêm utilizando com sucesso
o sistema de previsão de ocorrência da sarna causada pelo fungo Venturia
inaequalis. Esse sistema baseia-se na relação entre a temperatura e a umidade.
4.2.8. SIMULAÇÃO DO EFEITO DO MICROCLIMA
Os diversos efeitos do microclima no desenvolvimento de doenças podem
ser integrados em simuladores de doenças de plantas. Os simuladores são
hoje ferramentas muito importantes, pois com a ajuda deles é possível
avaliar o efeito do microclima no desenvolvimento de doenças sem a
necessidade de conduzir experimentos no campo.
Para isso, inicialmente os cientistas fazem experimentos e coletam dados
climáticos e da doença ao longo de vários anos.
Depois são estabelecidas relações entre o clima e as doenças. Posteriormente
essas relações são traduzidas em equações matemáticas e implementadas no
computador através de programas que simulam que acontece no campo.
Um exemplo é o simulador Lateblit. Utilize-o para simular o efeito de clima
favorável, moderadamente favorável ou não favorável no desenvolvimento da
requeima da batateira, causada por Phytophthora infestans.
4.2.9. COLETA DE DADOS
Os sistemas de prevenção de doenças necessitam ser alimentados com
dados climáticos locais para que forneçam previsões específicas para cada
microclima. Em alguns casos, os dados climáticos devem ser coletados nas
propriedades rurais e repassados a uma central, para processamento em
computador.
4.2.10. GMP
O GMP é um programa de computador que ajuda a observar o efeito da
velocidade do vento na dispersão de esporos de um fungo de um campo
doente para um campo sadio localizado a 10km de distância.
ATIVIDADES
Amostra em sala de aula com folhas atingidas pelos principais patógenos.
Simulação do efeito do microclima no desenvolvimento das doenças.
PERGUNTAS E RESPOSTAS
1. Qual a importância de estudar as doenças em plantas?
As doenças de plantas causam uma série de prejuízos para a agricultura. Estimase que elas são responsáveis por perdas de 12% do total de produtos agrícolas
produzidos no mundo
2. Como podemos prever as doenças de plantas?
Há muito tempo, os fitopatologistas observaram o estreito relacionamento entre o
clima e o desenvolvimento de epidemias nas plantas para que medidas de
controle pudessem ser adotadas. Conseqüentemente, idéias e esforços evoluíram
e, como resultado, surgiram os sistemas de previsão de doenças de plantas
baseados em condições microclimáticas.
3. Como são medidos os microclimas?
Os microclimas são medidos em abrigos meteorológicos presentes nas estações
climatológicas das redes nacionais Nesses abrigos, os instrumentos de medição
da temperatura do ar estão protegidos do sol e da chuva, que poderiam afetar os
seus registros, mas que se mantêm bem expostos ao ar que circula através de
numerosas aberturas nas paredes do abrigo.
4. Como é a reprodução dos fungos?
Uma das características dos fungos é a sua reprodução por esporos. Os esporos
possuem uma função muito parecida com a semente das plantas, ou seja, eles
funcionam como estruturas de propagação.
5. O que é inóculo?
Inóculos são patógenos (partículas de vírus, células bacterianas etc) ou partes de
patógenos (esporos fúngicos, ovos de nematóides etc), potencialmente capazes
de causar doença.
GLOSSÁRIO
ácidos nucléicos – unidades básicas na composição do material genético.
aclorofilado - organismo que não produz clorofila (as plantas são clorofiladas).
apressório – estrutura de um fungo ou vegetal responsável pela sua fixação ao
substrato.
dispersão: movimento de unidades reprodutivas de fitopatógenos (por exemplo,
esporos de fungos) do local onde são produzidos até o local onde vão infectar.
disseminação: movimento de doenças entre locais (por exemplo, a ferrugem do
cafeeiro disseminou-se da África para o Brasil).
DNA (ácido desoxirribonucléico): ácido nucléico que ocorre no núcleo das
células de todos os seres vivos, que é responsável pelas características genéticas.
esporulação – produção de esporos, as unidades reprodutivas dos fungos.
fitopatógeno – qualquer organismo causador de doenças aos vegetais.
fungicida: produto químico utilizado para controlar fungos.
heterotrófico: organismo que não sintetiza o próprio alimento (as plantas são
autotróficas).
hifas – filamentos que fazem parte do corpo dos fungos.
inoculo - patógenos (partículas de vírus, células bacterianas etc) ou partes de
patógenos (esporos fúngicos, ovos de nematóides etc), potencialmente capazes
de causar doença.
modelos - representações da realidade de forma simplificada. Modelos
matemáticos são empregados para representar o efeito de clima em doenças de
plantas.
patógeno – agente específico causador de doenças.
patógeno virulento - qualquer patógeno capaz de causar doença.
planta hospedeira - planta que é infectada por determinado patógeno (por
exemplo, o cafeeiro é hospedeira de Hemileia vastatrix, o fungo causador da
ferrugem).
RNA (ácido ribonucléico) - ácido nucléico encontrado no núcleo e citoplasma de
células, envolvido principalmente na síntese de proteínas.
simulação - uso de equações matemáticas para representar processos, no caso
doenças, que acontecem na natureza. Normalmente, estas equações são
implementadas em um programa de computador e visam simular o
desenvolvimento da doença no campo.
LINKS
Nome - Mycological Resources on the Internet
Descrição - Com todos os links relevantes para a área de micologia. Em inglês.
Url - http://biodiversity.uno.edu/~fungi
Nome - National Center for Biotechnology Information
Descrição - Acesso ao PubMed para busca de referências bibliográficas, ao
GenBank e outros bancos de dados de genomas. Em inglês.
Url - http://www.ncbi.nlm.nih.gov
Nome - Banco de dados "Agricola", operado pelo USDA, United States
Department of Agriculture.
Descrição - Para busca de referências bibliográficas na área de fitopatologia e
áreas afins. Em inglês.
Url - http://www.nal.usda.gov
Nome: Universidade Estadual de Pelotas
Descrição: Banco de dados sobre doenças de plantas
Url: http://www.ufpel.edu.br/faem/dfs/herbario/
Nome: Banco de Dados Tropical
Descrição: Imensa base de dados sobre biologia, ecologia, geografia e ciências
afins relacionadas à região tropical
Url: http://www.bdt.fat.org.br/first
AVALIAÇÃO
Questão: 01
O Triângulo de Doenças é um conjunto de condições necessárias que precisam
ser satisfeitas para que um fungo possa completar seu ciclo de vida e causar
epidemias no campo.
Resposta:
Verdadeiro
Questão: 02
Assinale a alternativa que apresenta a seqüência correta das fases de vida de
um fungo:
a) apressório, esporulação, esporo, tubo germinativo
b) colonização, apressório, tubo germinativo, esporulação, esporo
c) esporulação, esporo, colonização, apressáorio, tubo germinativo
d) esporo, tubo germinativo, apressório, colonização, esporulação
e) n.d.a
Resposta:
D
Questão: 03
Além dos fungos, bactérias e nematóides são causadores de doenças de
plantas, o que não ocorre com os vírus, que causam doenças apenas em
animais.
Resposta:
Falso
Questão: 04
As doenças de plantas são bastante influenciadas pelo microclima. Isso explica
porque, por exemplo, numa face de um vale haja uma doença de planta e noutra
face não.
Resposta:
Verdadeiro
Questão: 05
Uma das maneiras mais eficientes de combater doenças de plantas e seus
prejuízos é utilizando programas de computador que, através de cálculos e
equações matemáticas, conseguem simular os efeitos de uma doença
Resposta:
Verdadeiro