FA Aula 5 - CCTA/UFCG

Disciplina: Fitopatologia Agrícola
CONTROLE GENÉTICO DE DOENÇAS
DE PLANTAS
Resistência de Plantas a
Fitopatógenos
Interação hospedeiro-patógeno:
 Luta entre dois organismos pela sobrevivência;
 O hospedeiro vencedor: quando a doença não ocorre
(resistência);
 O patógeno vencedor: o aparecimento de sintomas
(suscetibilidade)
 A resistência genética no controle de doenças de plantas
representa um dos mais significativos avanços tecnológicos;
Resistência de Plantas a
Fitopatógenos
Uso de variedades resistentes é o método de controle
preferido (mais barato e fácil utilização);
Existem culturas onde o controle das doenças mais
importantes dá-se, quase que exlusivamente, por meio da
resistência;
Ex. Ferrugens e carvões dos cereais e da cana-de-açúcar
Ex. Viroses na maioria das culturas
Etapas básicas para obtenção e utilização de
cultivares resistentes
1) Identificar fontes de resistência;
2) Incorporação destes genes em cultivares comerciais
3) Traçar estratégias para que a resistência seja durável
Etapas básicas para obtenção e utilização de
cultivares resistentes



O melhorista geralmente recorre aos genes em linhagens
ou cultivares disponíveis comercialmente
O melhorista recorre a boncos de germoplasmas
selvagens
Espécies diferentes, mas geneticamente afins,
pertencentes ao mesmo Gênero (Cruzamentos
interespecíficos)
 EX: Solanum tuberosum x S. demissum :
Controle de Phytophthora
5
Variedades Resistentes:

Para cada gene que condiciona uma reação
de resistência no hospedeiro existe um gene
complementar no patógeno que condiciona a
virulência (H.H. Flor, 1942)
De um modo geral a obtenção de variedades
resistentes deve ser um programa contínuo.
A variabilidade potencial dos patógenos não
permitirá que se obtenha uma variedade
resistente que permaneça como tal por um
período indefinido” (WALKER, 1959)
Teoria Gene-a-Gene

O gene de resistência do hospedeiro é
responsável pela síntese de uma proteína
receptora que reage especificamente com
uma mólecula elicitora produzida pelo
patógeno
Variabilidade Conceitos:

Espécie: Indivíduos da mesma população que apresentam
características morfológicas em comum


Formae specialis, Patovar, Sorotipo: Alto nível de
especialização do patógeno em relação a um determinado
hospedeiro




Fusarium spp.
Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici
Raça: O nível de especialização pode aumentar ainda mais
de formae specialis
Podemos encontrar alguns isolados que atacam somente
alguns cultivares da espécie hospedeira
Estes são agrupados em raças fisiológicas ou raças

Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici R II
Terminologia

Resistência:


Tolerância:


“Capacidade da planta em atrasar ou evitar a entrada e/ou a
subsequente atividade de um patógeno em seus tecidos.”
“Capacidade inerente ou adquirida de uma planta em suportar um
ataque do patógeno sem que ocorram danos significativos em sua
produção.”
Permite aumento do inóculo
Imunidade:


“Incapacidade de estabelecimento das relações entre PxH
A planta apresenta-se 100 % livre do patógeno, ou seja, não
existe o estabelecimento das relações patógeno-hospedeiro.”
Classificação da Resistência

Do ponto de vista Genético:



Monogênica
Oligo/Monogênica
Do ponto de vista Epidemiológico


Vertical
Horizontal
Classificação Genética





Resistência Monogênica
A presença de um único gene é suficiente para conferir
resistência;
Chamada por alguns autores de Resistência Qualitativa
Diferenças entre resistentes e suscetíveis facilmente
visualizadas
Resistência do “tudo ou nada”
Classificação Genética
•Alguns exemplos clássicos de genes responsáveis por resistência
do tipo monogênica
Hospedeiro
Trigo
Milho
Feijoeiro
Feijoeiro
Soja
Arroz
Tomateiro
Batata
Macieira
Fumo
Doença
Oídio
Queima das folhas
Antracnose
Mosaico comum
Mosaico
Brusone
Nematóide
Nematóide
Sarna
Mosaico
Pátogeno
Erysiphe graminis
Setosphaeria turcica
Colletotrichum lindemuthianum
Vírus BCMV
Vírus SMV
Pyricularia oryzae
Meloidogyne incognita
Globodera rostochiensis
Venturia inaequalis
Vírus TMV
Gene
3
Pm
Lr
Are
I e bc
Rsv
Pi-2(t) e Pi-4(t)
Mi
H1
Vf
TM-1 e TM-2
Classificação Genética






Resistência Poligênica
A resistência é conferida devido a presença de um conjunto
de genes
Chamada de Resistência Quantitativa
Presença de uma variação contínua de graus de resistência
Resistência poligênica também chamada de resistência
quantitativa pois tem um efeito quantitativo sobre o
fenótipo;
A variação ambiental pode mascarar o efeito dos genes
sobre o fenótipo de maneira aleatória
Classificação Epidemiológica

Resistência Vertical:


“É a resistência efetiva somente a algumas raças do
patógeno.” (raça-específica);
Resistência Horizontal:

“É a resistência efetiva contra todas as raças do
patógeno.” (raça-inespecífica);
Resistência Vertical
RV
Resistência Vertical e Horizontal
S
RV
RH
Efeito da resistência horizontal sobre o desenvolvimento de epidemias:
resistência horizontal dos cultivares A, B e C.
Resistência Vertical e Horizontal
RV+RH
Efeito da resistência horizontal e da vertical, separadas e
combinadas
Identificação da Resistência
Resistência Horizontal
Identificação da Resistência
Resistência Vertical
Resistência Vertical
Efetiva
contra algumas raças do patógeno
Patógenos referidos como virulentos
Quebrada por patógenos complementares
Interação diferencial patógeno x hospedeiro
Controlada por poucos pares de genes
Atrasa o início da epidemia
Recomendada para culturas anuais
Resistência Horizontal
*Efetiva contra todas as raças do patógeno
*Patógenos referidos como agressivos
*Resistência por tempo indefinido
*Interação diferencial não significativa isolado x
hospedeiro
*Controlada por muitos pares de genes
MÉTODOS CONVENCIONAIS DE MELHORAMENTO
PARA SELEÇÃO DE RESISTÊNCIA MONOGÊNICA
RETROCRUZAMENTO
* É o cruzamento repetido de uma progênie híbrida com um
dos genótipos parentais, chamado de parental recorrente;
* Pode ser utilizado para a transferência de mais de um gene
simultaneamente, desde que o efeito fenotípico destes possa
ser facilmente identificado;
PARA SELEÇÃO DE RESISTÊNCIA OLIGO/POLIGÊNICA
– Em alógamas
* Métodos de seleção massal e de famílias são muito
utilizados para acumular genes de resistência;
* Seleção massal
- Seleção mais simples;
- Indíviduos mais resistentes são selecionados e suas
sementes colhidas e misturadas, originando uma nova
população;
- Processo repetido até que se obtenha o nível de resistência
desejado;
PARA SELEÇÃO DE RESISTÊNCIA OLIGO/POLIGÊNICA
* Seleção massal
- Ex. Cultivares resistentes ao vírus do encrespamento da
beterraba
- As plantas são selecionadas baseadas em suas reações
individuais a doença;
- Na seleção de famílias (progênies), as plantas são
selecionadas baseadas nas reações de suas progênies;
- As sementes de plantas cujas progênies mostraram-se mais
resistentes são usadas no próximo ciclo de seleção
PARA SELEÇÃO DE RESISTÊNCIA OLIGO/POLIGÊNICA
* Em autógamas
- Pedigree – até a geração F6-F8
* Uma população F2 é estabelecida e os melhores indivíduos
desta geração são selecionados;
* Estas plantas são auto-polinizadas naturalmente, gerando
famílias F3, que serão avaliadas no campo;
* A seleção a partir desta geração é feita tanto dentro de
famílias como entre famílias;
* Os melhores indivíduos das melhores famílias são
selecionados;
PARA SELEÇÃO DE RESISTÊNCIA POLIGÊNICA
* Em autógamas
- Bulk - até a geração F6-F8
* As sementes dos indivíduos selecionados em cada geração
são misturadas antes do ciclo seguinte;
* A seleção é baseada na performance individual de cada
planta e não na performance de sua progênie;
* Permite a manipulação de um maior número de plantas até
o início da seleção interfamilial;
- Efeito vertifolia
* Refere-se à erosão (perda) da resistência horizontal
poligênica no processo de seleção para resistência vertical (
estreitamento da base genética do material vegetal durante o
melhoramento);
* Quando a resistência vertical de vertifolia é quebrada com
isolados capazes de vencer os genes, a doença desenvolvese mais rapidamente do que em cultivares sem genes de
resistência;
* A epidemia tem início tardio em vertifolia devido ao efeito dos
genes de resistência vertical;
ESTRATÉGIAS DE USO DA RESISTÊNCIA VERTICAL
MONOGÊNICA
*Cultivares que possuem resistência vertical geralmente
mantêm-se resistente apenas por um curto período de tempo
devido ao aparecimento (por mutação) e/ou a seleção de
genes correspondentes de virulência na população
patogênica;
*Mudanças de genes de virulência pode ser detectada de um
ano para outro;
ESTRATÉGIAS DE USO DA RESISTÊNCIA VERTICAL
MONOGÊNICA
-Seleção Estabilizadora e Direcional
* Raças com genes desnecessários de virulência são menos
aptas em sobreviver;
*A freqüência de genes de virulência em determinada
população do patógeno, após ser perturbada por algum
evento (como a introdução de um cultivar resistente), tende a
reverter ao seu estado original quando da remoção do evento
perturbador;
- Piramidamento de Genes
*Objetivo de prevenir o aparecimento de novas raças do
patógeno;
*Vários genes de resistência vertical são incorporados em um
único cultivar;
*Quanto maior o nº de genes incorporados, mais longeva será
a resistência do cultivar;
*Pode ser obtido por meio de retrocruzamento;
*Sucesso do piramidamento depende da baixa probabilidade
de aparecimento de uma “super-raça”, contendo todos os
genes de virulência necessários para atacar esta combinação
de genes de resistência;
- Rotação de Genes
*Mesmo princípio da rotação de culturas;
*Objetivo de reduzir a pressão da seleção direcional,
reduzindo a pressão para o aparecimento de novas raças;
*Foi utilizada na Austrália entre 1938 e 1950, no controle da
ferrugem do colmo em trigo;
*Requer um alto grau de cooperação por parte dos
agricultores, uma vez que há necessidade de trocar
anualmente de cultivar, sendo este um fator limitante;
- Multilinhas
* É uma mistura de linhagens agronomicamente semelhantes
que diferem entre si por possuírem, cada qual, um diferente
gene de resistência vertical;
* Objetivo de estabilizar a estrutura racial da população
patogênica, minimizando as possibilidades de aparecimento
de novas raças;
* É o oposto de pirâmide de genes;
* Existem as multilinhas sujas e as limpas
- Multilinhas
*Multilinha suja: Nenhuma das linhagens usadas na mistura
é resistente a todas as raças do patógeno;
- A doença sempre estará presente no campo, embora em
níveis reduzidos;
*Multilinha limpa: São usadas linhagens que possuem genes
diferentes que conferem resistência à maioria das raças do
patógeno prevalecentes no local, com intuito de obter um
campo limpo, livre da doença
* Multilinha suja
- Reduz o inóculo inicial;
- Reduz a taxa de desenvolvimento da doença;
- Estabiliza
patogênica
a
composição
racial
da
população
* Do ponto de vista epidemiológico
- Apresenta as vantagens das resistências vertical e horizontal
somadas, já que tanto o inóculo inicial como a taxa de
desenvolvimento da doença são diminuídos;
- O sucesso da multilinha suja depende, a exemplo do
piramidamento, do não aparecimento de uma super-raça
contendo todos os genes de virulência necessários para atacar
as multilinhas da mistura;
- Piramidamento e Multilinha (aparecimento de novas
raças) – está na intensidade da seleção direcional
* Num campo com genes piramidados (enorme pressão para a
seleção de uma super-raça) – pois o patógeno só sobreviverá
se possuir todos os genes necessários para atacar o cultivar;
* Na multilinha, a pressão de seleção direcional é relaxada,
pois sempre existirá uma linhagem suscetível; aumenta a
seleção estabilizadora contra genes desnecessários de
virulência, o que garante a não seleção de super-raças;
IMPORTÂNCIA DA RESISTÊNCIA
*Para programas de melhoramento.
*Mais barato que pulverizações químicas.
*Proteção do meio ambiente.
Referências bibliográficas
*AGRIOS, G.N. Control of plant diseases. In: AGRIOS, G.N. Plant pathology. 4th
ed. San Diego: Academic Press, 1997. p.171-221
* BORÉM, A. Melhoramento visando resistência a doenças. In: BORÉM, A.
Melhoramento de plantas. Viçosa: Editora UFV, 1997. 461-484.
*CAMARGO, L.E.A.; BERGAMIN FILHO, A. Controle genético. In: BERGAMIN
FILHO, A.; KIMATI, H.; AMORIM, L. (Eds.). Manual de fitopatologia: princípios e
conceitos. 3. ed. São Paulo: Agronômica Ceres, 1995. v.1, p.729-760.
* VALLE, L.A.C.; ALFENAS, A.C.; BROMMONSSCHENKEL, S.H. Resistência
genética no controle de doenças de plantas. Ação Ambiental, Viçosa, n.5, p.2023, 1999.