Chitosan oligosaccharide: use to control Fusarium head blight and to reduce deoxynivalenol accumulation in wheat grains

Abstract

Wheat is one of the most important cereal crops worldwide, but several fungal diseases can affect crop yield. Among them, Fusarium head blight (FHB), caused by members of the Fusarium graminearum species complex, is one of the most serious wheat diseases worldwide, resulting in lost ofin yield and grain quality due to the accumulation of mycotoxins. There are several strategies for FHB management, including cultural practices, sowing of resistant cultivars, chemical control, biological control, among others. The use of alternative products, such as chitosan and its derivatives, can be a viable alternative for disease control. The present study proposes to investigate the use of chitosan oligosaccharide as an alternative product to reduce FHB intensity and to reduce mycotoxin contamination in wheat grains. The trials were carried out in the 2021 and 2022. The experiments were divided into in vitro tests, seed treatment and foliar application on wheat plants under greenhouse and field conditions. In the in vitro trials, it was possible to observe that the chitosan oligosaccharide directly affected the growth of F. graminearum, depending on the concentration used. When applied in seed treatment, both tebuconazole and chitosan oligosaccharide reduced the incidence of F. graminearum and preserved the germination potential of seeds when inoculated with the fungus. In general, there was no significant reduction in disease severity between doses or times of chitosan oligosaccharide application in relation to the unsprayed check and the fungicide. However, an association between the reduction of disease intensity was observed, although not significant, with the reduction of the accumulation of DON in the grains. The results of this study suggest that chitosan oligosaccharide can potentially be used as a tool in the integrated management of the disease, establishing a basis for future studies to explore the use of this product associated with chemical products, aiming to increase the efficacy of FHB control in wheat. Keywords: Fusarium graminearum. Triticum aestivum. Alternative control. Integrated management of plant diseases.O trigo é um dos cereais mais importantes mundialmente, porém diversas doenças fúngicas impactam a produtividade da cultura. Dentre elas, a giberela, causada por espécies do complexo Fusarium graminearum, é uma das doenças mais graves em todo o mundo, resultando em perda de produtividade e qualidade dos grãos pelo acúmulo de micotoxinas. Existem várias estratégias para o manejo da giberela, incluindo práticas culturais, plantio de cultivares resistentes, controle químico, controle biológico, entre outros. A utilização de produtos alternativos, como a quitosana e seus derivados, pode ser uma alternativa viável para o controle de doenças. O presente estudo propõe investigar o uso do oligossacarídeo de quitosana como um produto alternativo visando reduzir a intensidade da giberela e redução dos níveis de micotoxinas em grãos de trigo. Os ensaios foram conduzidos nas safras de 2021 e 2022. Os experimentos foram divididos em testes in vitro, tratamento de sementes e aplicação foliar em plantas de trigo sob condições de casa de vegetação e de campo. Nos ensaios in vitro foi possível observar que o oligossacarídeo de quitosana exerceu efeito direto sobre F. graminearum, apresentando um efeito dose-dependente. Quando aplicados no tratamento de sementes, tanto o tebuconazol quanto o oligossacarídeo de quitosana reduziram a incidência de F. graminearum e preservando o potencial de germinação das sementes quando inoculadas com o fungo. De maneira geral, não houve redução significativa na severidade da doença entre as doses ou as épocas de aplicação do oligossacarídeo de quitosana em relação a testemunha não pulverizada e o fungicida. Entretanto, foi possível observar uma associação da redução da intensidade da doença, embora não significativa, com a redução do acúmulo de DON nos grãos. Os resultados deste estudo sugerem que o oligossacarídeo de quitosana apresenta potencial de ser utilizado como uma ferramenta no manejo integrado da doença, estabelecendo uma base para estudos futuros para explorar o uso deste produto associado com algum produto químico, visando aumentar a eficácia de controle da giberela do trigo. Palavras-chave: Fusarium graminearum. Triticum aestivum. Controle alternativo. Manejo integrado de doenças de plantas.