Resistência do feijoeiro-comum à murcha-de-fusarium: seleção de genitores, herança e processo de colonização do patógeno

Abstract

O melhoramento do feijoeiro para a obtenção de cultivares resistentes é a estratégia mais efetiva e econômica contra fitopatógenos, sobretudo habitantes de solo, onde o controle químico é inexistente e práticas culturais ineficientes. Os objetivos com este trabalho foram: i) estimar a capacidade geral e específica de combinação de genitores visando melhoramento do feijoeiro para resistência à murcha-de-fusarium (Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli - Fop) com base na severidade da doença e redução do crescimento da planta, ii) estudar a herança da resistência do feijoeiro-comum à murcha-de-fusarium a partir de sete cruzamentos contrastantes e iii) transformação genética de Fop e uso desses transformantes para analisar o processo de colonização em tecidos do feijoeiro. Oito genótipos de feijoeiro grupo carioca foram combinados em esquema de dialelo parcial (3 x 5). Os genitores e 15 híbridos F1’s foram avaliados quanto a severidade da murcha-de- fusarium isolado FOP UFV 01, porcentagem de redução da altura e da massa fresca de parte aérea da planta e produtividade de grãos. A resistência do feijoeiro a Fop é controlada por poucos genes dominantes, enquanto a redução do crescimento da planta é governada por um conjunto diferente de genes, incluindo genes dominantes e recessivos. A redução do crescimento da planta, como resposta de suscetibilidade a Fop, aumentou a eficácia na seleção de genitores visando o melhoramento do feijoeiro para resistência à murcha-de-fusarium. A população segregante oriunda do cruzamento VC 25 / CVIII 8511 // VC 25 / Pérola, é promissora visando o melhoramento do feijoeiro para os caracteres produtividade de grãos, resistência à murcha-de-fusarium e redução do crescimento. Para o estudo de herança da resistência a Fop isolado FOP UFV 01, 210 plantas de cada população F2 resultante dos sete cruzamentos contrastantes do dialelo parcial foram avaliadas individualmente quanto à severidade da murcha-de-fusarium. Duas classes marcantes (resistente e suscetível) foram observadas nos parentais e gerações F1 e F2 dos cruzamentos, indicando herança oligogênica da resistência. A partir da segregação da geração F2, houve contraste entre as metodologias, porém pelos estimadores de máxima verossimilhança, metodologia mais adequada, conclui-se que a resistência é governada por um gene dominante de efeito maior com a presença de poligenes. Altas estimativas de herdabilidade indicam maiores chances de sucesso com a seleção. Por retrocruzamentos é possível à transferência do gene dominante de efeito maior das fontes de resistência deste trabalho. As fontes de resistência citadas neste trabalho direcionarão o melhoramento visando à desenvolvimento de cultivares de feijoeiro com resistência durável a Fop através da piramidação do gene dominante de efeito maior e dos poligenes. Para a análise do processo de colonização de Fop em tecidos da raiz e caule do feijoeiro, Fop raça 2 brasileira foi transformado para a expressão do gene da proteína verde fluorescente (egfp). O uso combinado de Driselase e Lyzing Enzyme foi eficiente para a protoplastização de micélio de Fop. O protocolo de transformação com base em PEG- CaCl2 foi eficiente para a obtenção de transformantes estáveis com colônias expressando o gene egfp. Aos 6 dias após a inoculação (DAI), o fungo penetrou na planta via pelos radiculares e aos 11 DAI cresceu em células parenquimáticas de maneira intercelular. Aos 19 DAI, atingiu o xilema bloqueando a passagem de água e sais minerais resultando em murcha e morte da planta aos 25 dias.

Common bean improvement for development of resistant cultivars is the most effective and economic strategy against plant pathogens, especially soil inhabitants where there is not chemical control and cultural practices is an incomplete control measure. The objectives of this study were: i) to estimate the general and specific combining ability of parents for common bean breeding for resistance to Fusarium wilt (Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli - Fop), based on disease severity and reduced plant growth, ii) to study the inheritance of resistance to Fusarium wilt in common bean in seven contrasting crosses and iii) Fop genetic transformation and colonization in bean tissue. Eight bean genotypes of carioca group were combined in a partial diallel scheme (3 x 5). The parents and their 15 F1’s hybrids were evaluated for severity of Fusarium wilt, strain FOP UFV 01, percentage of height reduction and fresh weight of plant shoots and grain yield. Resistance to Fop in common bean is controlled by a few dominant genes, while the reduction in plant growth by a different set of genes, including dominant and recessive genes. Measuring the reduction in plant growth, a response of Fop susceptibility, increased the efficiency in parents selecting for common bean breeding for Fusarium wilt resistance. The segregating population, from the cross VC 25 / CVIII 8511 // VC 25 / Pérola, is promising for common bean breeding for the traits grain yield, resistance to Fusarium wilt and stunted growth. To study the inheritance of resistance to Fop strain FOP UFV 01, 210 plants of each F2 population of the seven contrasting partial diallel crosses were individually evaluated for severity of Fusarium wilt. Two prevalent classes (resistant and susceptible) were observed in parental, F1 and F2 generations of the crosses, indicating oligogenic inheritance of resistance. From the segregation of the F2 generation, there was contrast results between the methodologies, but by maximum likelihood estimators, most appropriate methodology, it is concluded that resistance is governed by a single dominant major gene with the presence of polygenes. High heritability estimates indicate higher chances of success with selection. By backcrossing is possible to transfer the major dominant gene of resistance sources of this work. Resistance sources cited in this paper will direct improvement in order to development of bean cultivars with durable resistance to Fop by pyramiding of the major gene and the polygenes. For following the Fop colonization process in bean root and stem tissues, Fop 2 Brazilian race was transformed for the green fluorescent protein gene (egfp) expression. The combined use of Driselase and Lyzing Enzyme was efficient for Fop mycelium protoplastization. The PEG-CaCl2 transformation protocol was efficient to obtain stable transformants with colonies expression the egfp gene. At 6 days post-inoculation (DPI), the fungus penetrated the plant via root hair and grew 11 DPI in parenchyma cells in a intercellular way. At 19 DAI, reached the xylem, blocked the passage of water and minerals resulting in wilting and plant death at 25 days.