Unveiling the hidden threat: The interactions between soybean and Oomycetes, with a focus on Pythium-like and Phytophthora sojae

Abstract

Revelando uma ameaça oculta: As interações entre a soja e os oomicetos, com foco nos organismos semelhantes a Pythium e Phytophthora sojae. Orientador: Eduardo Seiti Gomide Mizubuti. Este estudo aborda oomicetos patogênicos habitantes do solo que podem afetar a produção de soja devido a doenças causadas por estes micro-organismos como a podridão de sementes e raízes e tombamento de plântulas. No primeiro capítulo, diversas espécies de Pythium, Globisporangium, Phytophthora, Phytopythium e Aphanomyces, foram isoladas de áreas afetadas na região Centro-Sul do Brasil. A identificação foi realizada por meio de análises filogenéticas, destacando a prevalência de Pythium myriotylum, Globisporangium irregulare e Pythium deliense, além de Phytophthora sojae, a espécie de oomiceto já conhecida por causar a podridão da raiz e da haste (PRH). A patogenicidade de isolados semelhantes a Pythium foi avaliada, com destaque para G. ultimum, G. ultimum var. sporangiiferum, G. irregulare e P. myriotylum, que apresentaram o maior Índice de Severidade da Doença em ensaios de semente. Além disso, a sensibilidade dessas espécies a vários oomicidas foi avaliada, sendo mefenoxam particularmente eficaz. No segundo capítulo, o estudo se concentra na dinâmica de P. sojae, o oomiceto que causa a PRH. A pesquisa caracteriza 40 isolados de uma região com alta incidência no Brasil, identificando 28 patótipos. Uma mudança significativa na diversidade de patótipos na última década destaca a importância do monitoramento das populações de P. sojae para o uso estratégico de genes de resistência em programas de melhoramento de soja. No terceiro capítulo, a pesquisa explorou a diversidade genética e a evolução temporal das populações de P. sojae em regiões produtoras de soja no Brasil ao longo de uma década. Utilizando marcadores microssatélites e determinando patótipos com base nas respostas a linhagens diferenciais de soja, foram identificados 37 patótipos únicos em 2023, indicando um aumento na diversidade em comparação com 2013. Essas descobertas contribuem para uma compreensão mais aprofundada da diversidade e patogenicidade de oomicetos na soja, fornecendo informações valiosas para o manejo de doenças. Elas destacam a importância da resistência genética e a necessidade de abordagens estratégicas no desenvolvimento de novas cultivares com genes de resistência. Palavras-chave: Patogenicidade. Resistência. Soja. Podridão da raiz. Genética populacional.

This study addresses important aspects of soilborne pathogenic oomycetes that can impact soybean production due to diseases such as seed and root rot, as well as seedling damping-off. In the first chapter, various species of Pythium, Globisporangium, Phytophthora, Phytopythium, and Aphanomyces, were isolated from affected areas in the Central-South region of Brazil. Identification was conducted through multigene phylogenetic analyses, emphasizing the prevalence of Pythium myriotylum, Globisporangium irregulare, and Pythium deliense, in addition to Phytophthora sojae, the oomycete species already known to cause Soybean Root and Stem Rot (SRSR). The pathogenicity of Pythium-like isolates was assessed, with an emphasis on G. ultimum, G. ultimum var. sporangiiferum, G. irregulare, and P. myriotylum, which exhibited the highest Disease Severity Index in seed assays. Additionally, the sensitivity of these species to various oomycides was assessed, with mefenoxam proving to be particularly effective. In the second chapter, the study focuses on the dynamics of P. sojae, the oomycete that causes SRSR. The research characterizes 40 isolates from a high-incidence region in Brazil, identifying 28 pathotypes using soybean differentials. A significant shift in pathotype diversity over the past decade highlights the importance of monitoring P. sojae populations for strategic deployment of resistance genes in soybean breeding programs. In the third chapter, the research explored the genetic diversity and temporal evolution of P. sojae populations in Brazilian soybean-producing regions over a decade. Using microsatellite markers and determining pathotypes based on responses to soybean differential lines carrying resistance genes, 37 unique pathotypes were identified in 2023, indicating an increase in diversity compared to 2013. These findings contribute to a deeper understanding of oomycete diversity and pathogenicity in soybean, providing valuable information for disease management and underscoring the importance of genetic resistance and the need for strategic approaches in developing new cultivars with resistance genes. Keywords: Pathogenicity. Resistance. Soybean. Root rot. Population genetics.