Resistência e tolerância em variedades de milho doce ao fungo Exserohilum turcicum e suas relações com a produtividade de espiga

Abstract

Parte da diversidade do milho deve-se à seleção feita por indígenas e agricultores ao longo do tempo. O milho doce é um tipo especial de milho, que pode ser consumido in natura ou enlatado. Ele se caracteriza por possuir elevados teores de açúcares, devido à ação de genes mutantes recessivos, que podem atuar individualmente ou em conjunto, evitando a conversão dos açúcares em amido. A prática de conservação in situ ? on farm deste tipo de milho pelos agricultores do extremo oeste de Santa Catarina contribuiu para a adaptação desse germoplasma às condições locais e o desenvolvimento de características específicas e adequadas para estudos e conservação. Dentre as diferentes doenças foliares que atacam o milho, o fungo Exserohilum turcicum, causador da queima de turcicum, é uma das mais importantes, pois pode causar perdas significativas de produção, dependendo da época do ano de sua ocorrência e do estádio de desenvolvimento da planta do milho. Uma das principais estratégias para o controle da queima de turcicum é o controle genético, por meio da utilização de variedades resistentes, visando a redução das perdas em rendimento no campo. As variedades crioulas são fontes potenciais de genes, que precisam ser estudadas e caracterizadas, já que apresentam variabilidade genética para essa e outras características da planta. Assim, o objetivo desta pesquisa foi caracterizar a reação de três variedades locais de milho doce dos municípios de Anchieta (2255 A, 2029 A) e Guaraciaba (319 A) ? SC, contendo o gene mutante sugary, ao fungo Exserohilum turcicum, bem como de duas testemunhas cedidas pela Embrapa (BR401 e Cubano), portadoras do mesmo gene. Com o propósito de investigar se os genótipos em questão apresentavam evidências de resistência verdadeira e/ou de tolerância frente à queima de turcicum, foram conduzidos dois experimentos, no delineamento de blocos completamente causalizados, com quatro repetições e área útil de parcela de 2,4 m2. A densidade final de plantas após o desbaste foi de 62.500 plantas ha-1. Um dos experimentos foi inoculado com uma cultura monospórica de um isolado do patógeno de Florianópolis a uma concentração de 2x103 esporos mL-1, em condições de manejo sem o uso de controle químico. Neste caso, a resistência genética do milho doce foi avaliada a partir das variáveis tipo de lesão, período de incubação, período de latência, severidade foliar (AGROCERES, 1996), aos 15, 25, 35, 45 e 55 dias após a inoculação, e área abaixo da curva de progresso da doença (AACPD). A presença de monogenes de resistência foi verificada a partir do tipo de lesão, usando a escala descritiva de Esteves (1989) e adaptado por Ogliari et al. (2005). O segundo experimento foi tratado com fungicida a base de difenoconazol (75 g/ha) para o controle da doença, em condições de ocorrência natural. Nesse caso, a resistência foi verificada a partir de uma única avaliação de severidade, quando as variedades atingiram o estádio de grão leitoso (estádio R3). Análises de variância individuais foram realizadas para todas as variáveis avaliadas em cada sistema de manejo, enquanto análises conjuntas foram feitas apenas para as variáveis comuns aos dois experimentos. Em razão das quatro avaliações iniciais de severidade do experimento manejado com controle químico não terem manifestado sintomas da doença, as análises conjuntas envolvendo os dados de severidade no tempo foram realizadas com base no percentual de tecido sadio, ou seja, a partir da análise da variável analisada área abaixo da curva de tecido sadio (AACTS). Diferenças significativas ao nível de 5% de probabilidade pelo teste F foram submetidas ao teste de médias de Duncan ao mesmo nível de significância. Para averiguar evidências de tolerância, como possível reação genética de controle das plantas ao patógeno, foi avaliado o rendimento de espiga, no estádio R3, em ambos os experimentos, seguido de comparação das perdas de produtividade, em função de incrementos de severidade, na presença e ausência de controle químico. Para o experimento manejado sem controle químico, os tratamentos diferiram entre si apenas para o período de latência, diferenciando a testemunha BR401 como o genótipo mais resistente, em relação aos demais tratamentos (319A, 2029A; 2255A e Cubano). No experimento manejado com controle químico, os tratamentos diferiram significativamente entre si apenas para o rendimento de espiga, diferenciando a variedade 2029A como a mais produtiva. A análise conjunta realizada a partir da severidade, e analisada a partir da AACTS, apresentou diferença significativa apenas entre os ambientes de manejo, não sendo possível discriminar os tratamentos entre si, nem tão pouco o efeito da interação entre genótipo e ambiente de manejo. Entretanto, os tratamentos foram diferenciados entre si (p=0,05) pela análise conjunta, para o rendimento de espiga, destacando 2029 A e Cubano como as variedades mais produtivas. Os resultados indicam que os tratamentos não puderam expressar seu potencial diferenciado de rendimento de espiga, quando a doença teve início nos estádios iniciais de desenvolvimento vegetativo da planta, tal como ocorreu no experimento inoculado e não manejado quimicamente para o controle da doença. Por outro lado, potenciais de rendimento distintos entre os genótipos testados puderam ser discriminados, quando a doença teve início mais tardiamente, na fase reprodutiva (R3) da planta, tal como foi observado no experimento cujo patógeno ocorreu naturalmente e sob controle químico da doença. A evidência de tolerância no controle genético da queima de turcicum foi verificada naqueles genótipos que tiveram as menores perdas relativas de rendimento de espiga entre os experimentos contendo a menor e a maior quantidade de doença, em relação ao aumento unitário da severidade foliar da doença. Preencheram esses quesitos variedades Cubano, 2255 A e BR401, com valores de redução de produtividade de espiga de 0,25, 5,59 e 7,64 a cada unidade de incremento percentual de severidade da doença, nessa ordem. Os resultados deste estudo também mostram o elevado potencial produtivo da variedade local 2029 A, especialmente diante da ocorrência natural e tardia do patógeno, apesar de ter sido ser a mais intolerante ao patógeno.

Abstract: Most varieties of existing corn today, is due to the selection made by native people and farmers over the years. Sweetcorn is a special type of corn, that can be consumed fresh or canned. It is characterized by having high sugar contents, due to the action of recessive mutant genes, which can act individually or together, preventing the conversion of sugars into starch. The practice of in situ ? on farm conservation of this type of corn by farmers in the west of Santa Catarina, contributed to the adaptation of this germplasm to local conditions and the development of specific and suitable characteristics for studies and conservation. Among the different foliar diseases that attack corn, the fungus Exserohilum turcicum, which causes northern corn leaf blight (NCLB), is one of the most important, as it can cause significant production losses, depending on the time of year it occurs and the developmental stage of the corn plant. One of the main strategies to control the NCLB is genetic control, through the use of resistant varieties, aiming to reduce yield losses in the field. The landraces are potential sources of genes, which need to be studied and characterized, as they present genetic variability for this and other characteristics of the plant. Thus, the objective of this research was to characterize the reaction of three local varieties of sweet corn from the municipalities of Anchieta (2255 A, 2029 A) and Guaraciaba (319 A) - SC, containing the mutated sugary gene, to the fungus Exserohilum turcicum, as well as from two witnesses provided by Embrapa (BR401 and Cubano), carriers of the same gene. In order to investigate whether the genotypes in question showed evidence of true resistance and/or tolerance to NCLB, two experiments were carried out, in a completely random block design, with four replications and a useful plot area of 2.4 m2. The final plant density after thinning was 62,500 plants ha-1. One of the experiments was inoculated with a monosporic culture from an isolate plant with the pathogen from Florianopolis at a concentration of 2x103 spores mL-1, under management conditions without the use of chemical control. In this case, the genetic resistance of sweet corn was evaluated based on the variables type of lesion, incubation period, latency period, leaf severity (AGROCERES, 1996), at 15, 25, 35, 45 and 55 days after inoculation, and area under the disease progress curve (AUDPC). The presence of resistance monogenes was verified based on the type of lesion, using the descriptive scale by Esteves (1989) and adapted by Ogliari et al. (2005). The second experiment was treated with a difenoconazole-based fungicide (75 g/ha) to control the disease under naturally occurring conditions. In this case, resistance was verified from a single severity assessment, when the varieties reached the milky grain stage (R3 stage). Individual variance analysis were performed for all variables evaluated in each management system, while joint analyzes were performed only for variables common to both experiments. Because the four initial severity assessments of the experiment managed with chemical control did not show symptoms of the disease, the joint analyzes involving the data on severity over time were performed based on the percentage of healthy tissue, that is, from the analysis of the variable area under the healthy tissue curve (AACTS) was analyzed. Significant differences at the 5% probability level by the F test were submitted to Duncan's mean test at the same significance level. To investigate evidence of tolerance, as a possible genetic control reaction of plants to the pathogen, corn yield at stage R3 was evaluated in both experiments, followed by comparison of yield losses, as a function of severity increments, in the presence and absence of chemical control. For the experiment managed without chemical control, the treatments differed only for the latency period, differentiating the BR401 control as the most resistant genotype, in relation to the other treatments (319A, 2029A; 2255A and Cubano). In the experiment managed with chemical control, the treatments differed significantly from each other only for the corn yield, differentiating the 2029A variety as the most productive. The joint analysis performed from the severity, and analyzed using the AACTS, showed a significant difference only between the management environments, not being possible to discriminate the treatments among themselves, nor the effect of the interaction between genotype and management environment. However, the treatments were differentiated from each other (p=0.05) by joint analysis for corn ear yield, highlighting 2029 A and Cubano as the most productive varieties. The results indicate that the treatments could not show their differentiated corn yield potential when the disease started in the initial stages of plant vegetative development, as it occurred in the inoculated experiment and not chemically managed for disease control. On the other hand, different yield potentials among the tested genotypes could be discriminated when the disease started later, in the reproductive phase (R3) of the plant, as observed in the experiment whose pathogen occurred naturally and under chemical control of the disease. Evidence of tolerance in genetic control of NCLB was verified in those genotypes that had the smallest relative losses in corn yield among the experiments containing the smallest and the largest amount of the disease, in relation to the unitary increase in leaf disease severity. The Cuban varieties, 2255 A and BR401, met these requirements, with corn yield reduction values of 0,25, 5,59 and 7,6, for each unit of percentage increase in disease severity, in that order. The results of this study also show the high productive potential of the 2029 A local variety, especially given the natural and late occurrence of the pathogen, despite being the most intolerant to the pathogen.