Bactérias residentes do filoplano de tomateiro como agentes de controle biológico de enfermidades da parte aérea da cultura

Abstract

A busca de alimentos produzidos sob um sistema de manejo menos agressivo ao meio ambiente vem sendo adotado por um número cada vez maior de produtores. Entretanto, apesar de existirem diversos benefícios na redução ou até eliminação do uso de defensivos, a grande diversidade de doenças em tomateiro (Lycopersicon esculentum Mill.), capazes de limitar a produção, torna necessária a busca por alternativas viáveis, eficientes e tecnicamente comprovadas. Dentre os organismos mais estudados, bactérias têm sido relatadas como agentes de biocontrole capazes de atuar por meio de mecanismos como antibiose, parasitismo, competição e indução de resistência. O presente trabalho teve como objetivos selecionar bactérias do filoplano do tomateiro, baseado em uma estratégia de seleção in vivo, verificando se há um método de isolamento que permita obter antagonistas eficientes no controle da pinta-preta, causada por Alternaria solani, requeima por Phytophthora infestans, mancha-bacteriana pequena por Pseudomonas syringae pv. tomato e mancha-bacteriana por Xanthomonas vesicatoria. Objetivou ainda estudar a possibilidade dos mecanismos de antibiose e indução de resistência serem responsáveis pelo controle destas doenças e se testes de antibiose in vitro são adequados como critério de seleção. Caracterizar aspectos biológicos dos antagonistas que podem otimizar sua aplicação como agente de biocontrole. Determinar a quais produtos antimicrobianos os isolados são insensíveis, visando fornecer subsídios para o desenvolvimento de meios semi-seletivos e estudos de dinâmica populacional. Verificar sua compatibilidade com antibióticos e fungicidas registrados para o controle de enfermidades do tomateiro, a fim de inseri-lo no sistema de manejo integrado e estudar a eficiência de antagonistas selecionados em condições de campo. Os resultados demonstram que, em folíolos mais jovens, os métodos de isolamento que visam obter bactérias da população total e da superfície do filoplano, foram os que permitiram obter a maioria dos antagonistas. O único obtido de folíolos mais velhos foi proveniente da população capaz de habitar sítios protegidos do filoplano e/ou resistir a fatores de estresse. Não se observou relação entre características biológicas dos antagonistas e dos patógenos testados. Nos testes de antibiose com os antagonistas selecionados, o isolado UFV-STB 6 foi capaz de produzir compostos voláteis e inibir a germinação de cistos de Phytophthora infestans, o que possivelmente deve estar envolvido no controle da requeima. O isolado UFV-IEA 6 produziu quitinase, havendo uma tendência em reduzir a taxa de crescimento de Alternaria solani por compostos voláteis. Ficou demonstrado que os testes de antibiose in vitro são inadequados como critério para seleção de agentes de biocontrole do filoplano de tomateiro. A caracterização dos melhores antagonistas demonstrou que três são bactérias Gram-positivas, em forma de bastonete, e uma Gram-negativa, pleiomórfica. Dentre as Gram-positivas todas são anaeróbias facultativas e uma forma endósporos. Nenhum antagonista foi capaz de causar reação de hipersensibilidade (HR) em fumo e produzir pigmento fluorescente in vitro. Os períodos de geração calculados a partir das curvas de crescimento revelaram que três isolados são capazes de se multiplicar rapidamente em meio de cultura, o que é uma característica desejável. Os resultados obtidos a partir dos antibiogramas, mostraram que existem antibióticos que podem ser utilizados para elaboração de meios semi-seletivos, adequados a cada antagonista e os testes de compatibilidade com antibióticos e fungicidas utilizados na cultura do tomateiro revelaram que os antagonistas podem ser expostos aos fungicidas benomyl, enxofre, dimetomorph e tiofanato-metílico. Verificou-se também a inadequação de se utilizarem compostos antimicrobianos em meio de cultura para isolamento de agentes bacterianos de controle biológico, uma vez que os antagonistas selecionados foram sensíveis à maioria dos produtos testados. Os testes com as enzimas indicadoras do estado de indução de resistência, β-1,3-glucanases, Fenilalanina amônia-liase (PAL), Peroxidases (PO), Polifenoloxidases (PPO) e Lipoxigenases (LOX), indicaram que o isolado UFV-IEA 6 foi capaz de promover aumento significativo na atividade das PO, evidenciando a possibilidade do antagonista agir como indutor de resistência. Esse parece ser o primeiro caso que se tem conhecimento de uma bactéria não fitopatogênica do filoplano induzindo resistência na mesma cultura de onde foi obtida. Os testes com os dois antagonistas em condições de campo demonstraram que UFV-STB 6 foi o mais eficiente em reduzir a severidade da requeima no terços médio e superior das plantas, enquanto UFV-IEA 6, somente no terço superior. Houve tendência na redução do progresso da septoriose por UFV-STB 6 e capacidade em diminuir o número de frutos com sintomas de requeima. Os resultados demonstram o potencial de uso dos agentes de biocontrole selecionados para as doenças da parte aérea de tomateiro estudadas.

Farmers are increasingly adapting environmentally less aggressive management systems for food production and there are many benefits in reducing or even eliminating pesticide use. Due to a large number of production limiting diseases on tomato (Lycopersicon esculentum), it is desirable to find technically viable and proven alternatives for their control. Among the microorganisms, bacteria have been reported as biocontrol agents capable of acting through antibiosis, parasitism, competition and induced resistance. The present study aimed at selecting the tomato phylloplane bacteria, based on in vivo isolation strategy, and to determine if this method permits obtaining efficient antagonists to control Alternaria solani leaf spot, Phytophthora infestans blight, small bacterial leaf spot caused by Pseudomonas syringe pv tomato, and bacterial leaf spot caused by Xanthomonas vesicatoria. The study also aimed at determining mechanisms of action, such as antibiosis and induced resistance, involved in disease control, and to determine if the antibiosis tests are sufficient selection criteria. The study also included biological characterization of the antagonists that may optimize their use. To help develop selective or semi-selective media for population dynamic studies, insensitivity of selected isolates to some antimicrobial compounds was also determined. The compatibility of select antagonists with antibiotics and fungicides registered for control of tomato diseases was elucidated so that the antagonist can be inserted in the integrated management. Field studies were done to determine the efficiency of select antagonists. The isolation method that obtain total bacterial population from the phylloplane of the young leaflets permitted obtaining maximum number of antagonists. The only one isolate obtained from the older leaflets originated from the population capable of inhabiting protected sites of phylloplane and/or that resist stress factors. There was no relation between biological characteristics of the antagonists and of the pathogen tested. In the antibiosis testes, the isolate UFV-STB 6 produced volatile compounds that inhibited germination of P. infestance cyst and may be involved in the control of blight. The isolate UFV-IEA 6 produced chitinase and showed a tendency to reduce A. solani growth by the volatile compounds. In vitro antibiosis testes were inadequate criteria to select biocontrol agents from tomato phylloplane. The characterization of promising antagonists showed that three were Gram positive bacilli and one was gram negative pleiomorphic bacteria. Among the Gram positives all were facultative anaerobes and the one formed endospores. None of the antagonists caused hypersensitive reaction (HR) in tobacco, and did not produce fluorescent pigment in vitro. The generation period calculated from the growth curve revealed that three isolates are capable of multiplying rapidly in the culture media, which is a desirable characteristic. The antibiograms showed that there are antibiotics that can be used for elaboration of semi-selective media for each of antagonists and the compatibility testes with antibiotics and fungicides used on tomato crop revealed that the antagonists can be exposed to fungicides such as benomyl, sulfur, dimethomorph and thiophante-methyl. Many antimicrobial compounds were inhibitory to the selecte antagonists in culture media used for isolation of bacterial biocontrol agents, therefore were inadequate for use in selective media. The analysis of enzymes involved in induced resistance, like -1,3-gluconase, phenylalanine ammonia lyase (PAL), peroxidase (PO), polyphenol oxidase (PPO) and lipoxigenase (LOX), showed that the isolate UFV-IEA 6 was capable of increasing PO activity, showing the possibility of being a resistance inducer . This appears to be the first case of a non-pathogenic phylloplane bacterium inducing resistance in a plant of origin. The field testes with two antagonists, UFV-STB 6 was more efficient in reducing the blight severity in the middle and upper third of the plant, while UFV-IEA 6 only in the upper third. The latter isolate also showed a tendency for reducing the Septoria leaf spot progress and the number of fruits with the blight symptoms. The results showed these isolates have the potential of use to control tomato diseases of aerial parts.