Metabolismo oxidativo na resistência do feijoeiro comum (Phaseolus vulgaris L.) a Colletotrichum lindemuthianum

Abstract

O feijão preto é um grão de importância econômica, social e nutricional para países da África, Ásia e América, como o Brasil. Um dos principais fatores bióticos limitantes à cultura do feijoeiro comum (Phaseolus vulgaris L.) é a antracnose (Colletotrichum lindemuthianum) (Cl). Para o seu controle, a utilização de cultivar (cv.) resistente é o método mais utilizado. Contudo, os mecanismos de defesa associados à resistência genética do feijoeiro à antracnose ainda são pouco compreendidos. Entre esses mecanismos, as espécies reativas de oxigênio podem desempenhar um papel importante na determinação da resistência, sendo sua produção e degradação controladas por um complexo enzimático. Assim, o presente trabalho objetivou monitorar a atividade de enzimas guaiacol peroxidase (GPX), catalase (CAT), ascorbato peroxidase (APX) e superóxido dismutase (SOD), bem como a quantidade de peróxido de hidrogênio (H2O2), malonaldeído (MDA) e a frequência de células hipersensitivas em feijoeiro UFSC-01 (resistente) e cv. Uirapuru (suscetível) contra Cl. Para isso, plantas no estádio V3 foram inoculadas com suspensão de 106 conídios/ml de Cl. Suas folhas foram amostradas para análises bioquímicas e microscópicas às 0, 12, 24 e 48 horas após a inoculação. Além disso, buscou-se a recuperação de Cl a partir de tecidos foliares com lesões e microlesões típicas de antracnose e de tecidos sem sintomas na forma de controle. As atividades de GPX, SOD e APX e as quantidades de H2O2 e MDA foram maiores em UFSC-01 inoculada, comparando-se com plantas desse genótipo não inoculadas, bem como com cv. Uirapuru inoculada ou não. As atividades dessas enzimas aumentaram no intervalo monitorado após a inoculação somente no genótipo UFSC-01. Em contraste, as atividades de enzimas oxidativas e as quantidades de MDA em cv. Uirapuru suscetível inoculada não diferiram estatisticamente das encontradas nos dois genótipos não inoculados. A atividade da CAT não foi alterada em ambos os genótipos, inoculados ou não. A frequência de células hipersensitivas aumentou em UFSC-01 inoculada se comparada à cv. Uirapuru inoculada e a feijoeiros não inoculados. O Cl foi recuperado de tecidos foliares de ambos os genótipos, porém com frequência inferior em tecidos de UFSC-01 com microlesões e superior em cv. Uirapuru com lesões. Diante do exposto, o aumento dos componentes do metabolismo oxidativo em feijoeiro resistente após a inoculação parece ser necessário para a resistência do feijoeiro à antracnose. A maior frequência de células hipersensitivas em linhagem resistente pode indicar maior restrição do fitopatógeno nas células deste genótipo. Já a recuperação de Cl de tecidos foliares em ambos os genótipos demonstra que há infecção por Cl também no genótipo resistente. No entanto, algum mecanismo impede o avanço da colonização do fitopatógeno em tecido de feijoeiro resistente. Assim, o presente trabalho sugere que o metabolismo oxidativo está associado à resistência e a mecanismos de defesa do feijoeiro a Cl, abrindo novas possibilidades para a compreensão da resistência do feijoeiro à antracnose.

Abstract: Black beans are a food of economic, social and nutritional importance for countries in Africa, Asia and America, such as Brazil. One of the main biotic factors limiting the culture of common bean (Phaseolus vulgaris L.) is anthracnose (Colletotrichum lindemuthianum) (Cl). For its control, the use of resistant cultivar (cv.) Is the most used method. However, the defense mechanisms associated with the genetic resistance of common beans to anthracnose are still poorly understood. Among these mechanisms, reactive oxygen species can play an important role in determining resistance, their production and degradation being controlled by an enzyme complex. Thus, the present study aimed to monitor the activity of guaiacol peroxidase (GPX), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX) and superoxide dismutase (SOD), as well as the amount of hydrogen peroxide (H2O2), malonaldehyde (MDA) and the frequency of hypersensitive cells in beans UFSC-01 (resistant) and cv. Uirapuru (susceptible) against Cl. For this, plants in stage V3 were inoculated with a suspension of 106 conidia/ml of Cl. Its leaves were sampled for biochemical and microscopic analysis at 0, 12, 24 and 48 hours after inoculation. In addition, the recovery of Cl was sought from leaf tissues with lesions and microlesions typical of anthracnose and in tissues without symptoms in the form of control. The activities of GPX, SOD and APX and the amounts of H2O2 and MDA were higher in inoculated UFSC-01, compared with plants of this non-inoculated genotype, as well as with cv. Uirapuru inoculated or not. The activities of these enzymes increased in the monitored interval after inoculation only in the UFSC-01 genotype. In contrast, the activities of oxidative enzymes and the amounts of MDA in cv. Susceptible Uirapuru inoculated not differ statistically from those found in the two non-inoculated genotypes. CAT activity was not altered in both genotypes, inoculated or not. The frequency of hypersensitive cells increased in inoculated UFSC-01 compared to cv. Inoculated Uirapuru and inoculated beans. Cl was recovered from leaf tissues of both genotypes, however with a lower frequency in UFSC-01 tissues with microlesions and higher in cv. Uirapuru with lesions. Considering the above, the increase in the components of oxidative metabolism in resistant beans after inoculation seems to be necessary for the resistance of the bean to anthracnose. The higher frequency of hypersensitive cells in resistant lineage may indicate greater restriction of the phytopathogen in the cells of this genotype. The recovery of Cl from leaf tissues in both genotypes shows that there is infection by Cl also in the resistant genotype. However, some mechanism prevents the advance of phytopathogen colonization in resistant bean tissue. Thus, the present work suggests that oxidative metabolism is associated with resistance and defense mechanisms of beans to Cl, opening new possibilities for understanding the resistance of beans to anthracnose.