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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA MAIANE DE PAULA ALVES OCORRÊNCIA DE FUNGOS FITOPATOGÊNICOS EM CATHARANTHUS ROSEUS (VINCA) EM VIÇOSA - MG: NOVOS RELATOS VIÇOSA MINAS GERAIS 2016

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA

MAIANE DE PAULA ALVES

OCORRÊNCIA DE FUNGOS FITOPATOGÊNICOS EM CATHARANTHUS ROSEUS

(VINCA) EM VIÇOSA - MG: NOVOS RELATOS

VIÇOSA – MINAS GERAIS

2016

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MAIANE DE PAULA ALVES

OCORRÊNCIA DE FUNGOS FITOPATOGÊNICOS EM CATHARANTHUS ROSEUS

(VINCA) EM VIÇOSA – MG: NOVOS RELATOS

Trabalho de conclusão de curso apresentado à

Universidade Federal de Viçosa como parte

das exigências para a obtenção do título de

Engenheiro Agrônomo. Modalidade: trabalho

científico.

Orientador: Robert Weingart Barreto

Coorientadores: Adans Agustin Colman

Bruno Wesley Ferreira

Sara Salcedo Sarmiento

VIÇOSA – MINAS GERAIS

2016

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MAIANE DE PAULA ALVES

OCORRÊNCIA DE FUNGOS FITOPATOGÊNICOS EM CATHARANTHUS ROSEUS

(VINCA) EM VIÇOSA - MG: NOVOS RELATOS

Trabalho de conclusão de curso apresentado à

Universidade Federal de Viçosa como parte

das exigências para a obtenção do título de

Engenheiro Agrônomo. Modalidade: trabalho

científico.

APROVADO: 09 de dezembro de 2016

Robert Weingart Barreto

(Orientador)

(UFV)

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RESUMO

Catharanthus roseus, conhecida popularmente como vinca, é uma planta herbácea

perene, originária de Madagascar. É comumente utilizada como planta ornamental, mas tem

importância notável como planta medicinal. Desta espécie foram obtidos dois alcaloides de

grande valor para o tratamento de tumores e leucemia - a vimblastina e a vincristina.

Considerando a importância das doenças fúngicas como limitantes para cultivos de plantas de

interesse econômico, seria de se esperar que, pela relevância de C. roseus, uma ampla

literatura sobre patógenos fúngicos dessa espécie estivesse disponível. No entanto, há pouca

informação publicada a respeito para a vinca, indicando que esta espécie vegetal foi

negligenciada pelos fitopatologistas. No mundo se tem registro de 55 fungos relatados em C.

roseus. No entanto, para a maioria destes nem ao menos a demonstração de patogenicidade

pelos postulados de Koch foi feita. No Brasil, o único relato existente de fungo fitopatogênico

associado a vinca é de Botryosphaeria ribis. Recentemente um levantamento preliminar de

fungos associados a vinca cultivada como ornamental no campus da Universidade Federal de

Viçosa, revelou a presença de seis espécies fúngicas associadas a vários sintomas de doença.

Dois dentre esses foram identificados preliminarmente como Oidium – causando míldio

pulverulento e Botrytis – causando mofo cinzento. No presente trabalho um estudo foi feito

visando esclarecer melhor a identidade destes dois fungos. Um estudo da morfologia desses

dois taxa mostrou que o agente do míldio pulverulento pertence ao gênero Microidium e o do

mofo cinzento pertence à espécie comum e polífaga Botrytis cinerea. B. cinerea teve sua

patogenicidade demonstrada pela inoculação de plantas sadias e reprodução da doença. Para o

agente do míldio pulverulento é desnecessária tal demonstração, pois se trata de um parasita

obrigatório.

Palavras-chave: Botrytis cinerea, medicinal, Microidium, míldio pulverulento, mofo cinzento,

oídio, ornamental, taxonomia

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ABSTRACT

Catharanthus roseus, popularly known as vinca, is a perennial herbaceous plant,

native from Madagascar. It is commonly used as an ornamental but has great importance as a

medicinal plant. Two highly important alcaloids are obtained from that species which are of

great importance in the treatment of tumors and leukemia: vinblastine e a vincristine. Taking

into consideration the high importance of fungal diseases as limitations to the cultivation of

plants of economical relevance, it might be expected that a vast literature covering fungal

diseases of vinca might exist. Nevertheless, little has been published on this matter, indicating

that this plant species has been neglected by plant pathologists. Fifty five fungal species have

been recorded on C. roseus worldwide. Nevertheless, for the majority not even the

demostration of pathogenicity through Koch’s postulates has been performed. In Brazil the

sole fungal pathogen recorded on vinca was Botryosphaeria ribis. Recently, a brief survey of

ungi associated with vinca plants grown in the gardens in the campus of the Universidade

Federal de Viçosa revealed the presence of six fungal species associated with a range of

disease symptoms. Two were identified preliminarly as Oidium – podery mildew – and

Botrytis – gray mold. Here, a study was conducted aimed at better elucidating the identity of

these two fungi. Morphology of the two fungi has shown that the powdery mildew agent

belongs to the genus Microidium whereas the fungus behind the gray mold belongs to the

common polyphagous agent of gray molds - Botrytis cinerea. Pathogenicity of B. cinerea

was demonstrated through inoculation of healthy vinca individuals and the reproduction of the

disease. As for the agent of the powdery mildew, such exercise is unecessary since all fungi in

this group are obligate parasites.

Keywords: Botrytis cinerea, gray mold, medicinal plant, Microidium, powdery mildew,

oidium, ornamental plant, taxonomy

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO 7

2. MATERIAL E MÉTODOS 8

3. RESULTADOS 11

4. DISCUSSÃO 12

5. CONCLUSÃO 14

6. REFERÊNCIAS 15

7. ANEXOS 21

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1. INTRODUÇÃO

Catharanthus roseus (L.) G. Don (sinonímias Vinca rosea e Lochnera rosea)

conhecida popularmente como vinca, é uma planta perene tropical pertencente à família das

Apocynaceae. É uma espécie originária de Madagascar e está amplamente distribuída em

áreas tropicais e subtropicais (Lewis et al.,1977; Gajalakshmi et al., 2013).

Possui importância na ornamentação (Filippini et al., 2003) e na medicina popular em

muitos países (Ross IA, 1999), como África do Sul, China, Índia, México (Patel et al., 2012) e

Malásia (Ong et al., 2011), onde é utilizada como remédio para aliviar as complicações do

diabetes (Li et al., 2004).

Nos anos 50 houve interesse das indústrias farmacêuticas na utilização de

Catharanthus roseus baseado na medicina popular, nessa época observou-se a existência dos

alcaloides, vimblastina e vincristina. Mais tarde, na década de 70 a companhia Eli Lilly

patenteou a tecnologia de extração e purificação desses compostos (Jones WE, 1973). Tais

alcaloides são usados no tratamento de grande variedade de neoplasias e são recomendados

para doença de Hodgkin generalizada, linfoma linfocítico, linfoma histiocítico, micose

fungóide, carcinoma testicular avançado, leucemia infantil, sarcoma de Kaposi,

coriocarcinoma e câncer de mama (Robbers et al., 1997).

Catharanthus roseus é conhecida amplamente pelos fitopatologistas como uma planta

modelo para o estudo de interações planta-fitoplasma e como coleções vivas de fitoplasmas

com finalidade de pesquisas (Favali et al., 2008; Chen & Lin, 2011). Infecções naturais de

fitoplasmas já foram constatadas no Brasil, sendo os grupos 16SrII, 16SrIII, 16SrIV e

16SrXV (Barros et al., 1998; Bedendo et al., 1999; Montano et al. 2001a, 2001b). No entanto,

tais estudos são acadêmicos e não envolvem aspectos relacionados à fitossanidade da vinca

como planta cultivada.

Além de fitoplasmas, diversos vírus foram registrados associados à planta. No Brasil

foram relatadas algumas viroses, como Cucumber mosaic virus (CMV) e Catharanthus

mosaic virus (CatMV), causando sintomas de mosaico e má formação das folhas associadas

(Seabra et al., 1999; Maciel et al., 2011).

Além de vírus e fitoplasmas, pelo menos 55 fungos foram relatados em diversos países

do mundo associados à Catharanthus roseus (Farr et al., 2015). No Banco de dados brasileiro

de fungos de plantas, apenas Botryosphaeria ribis está listado como fitopatógeno em C.

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roseus (CENARGEN, 2016). Reis & Henrique (2007) relataram Phytophora nicotianae e

Rhizoctonia solani, como causadores de doenças neste hospedeiro no Brasil.

Foram conduzidas buscas de plantas doentes de Catharanthus roseus na Universidade

Federal de Viçosa, com o objetivo de descrever a micobiota presente. Os fungos

fitopatogênicos identificados foram Cercospora sp., Colletotrichum siamense, Colletotrichum

truncatum, Corynespora cassiicola e Lasiodiplodia theobromae.

Buscando continuar o trabalho da descrição dos fungos associados à Catharanthus

roseus, constatou-se a presença de duas novas espécies fúngicas associadas à planta.

Objetivos:

O presente trabalho teve como objetivo caracterizar morfologicamente os patógenos

Botrytis cinerea e Microidium sp. associados à Catharanthus roseus em Viçosa – MG.

2. MATERIAL E MÉTODOS

2.1 Amostras coletadas:

As amostras de Catharanthus roseus com supostos sintomas das doenças, foram

coletadas em Viçosa (Minas Gerais) no campus da Universidade Federal de Viçosa, entre

outubro e novembro de 2016. As amostras foram encaminhadas para análise na Clínica de

Doenças de Plantas (Departamento de Fitopatologia – UFV), onde foram analisados sob

microscópio estereoscópico (Motic, LED – 60T) para confirmação da presença de estruturas

fúngicas.

2.2 Obtenção de cultura pura:

Para o fungo Microidium sp. esta etapa não foi realizada, por se tratar de um fungo

biotrófico, que por definição, depende de seus hospedeiros vivos para sobreviver, pois

necessita de nutrintes específicos (Lopes et al., 2005).

Cultura pura de Botrytis cinerea foi obtida a partir da transferência asséptica de

conídios, coletados sobre as colônias formadas em lesões, utilizando uma agulha de ponta

fina, esterilizada, para placas contendo meio batata dextrose ágar (BDA). As culturas puras

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foram preservadas em sílica-gel, como descrito por Dhingra e Sinclair (1995) e mantidas à -

80°C em glicerol. O isolado foi depositado na coleção de culturas Octávio Almeida

Drummond (COAD), da Universidade Federal de Viçosa.

2.3 Testes de Patogenicidade:

Duas plantas sadias foram inoculadas com suspensão de esporos de Botrytis cinerea,

na concentração de 1,0 x 106

conídios/ mL (concentração ajustada com o auxílio de uma

Câmara de Neubauer) coletadas a partir de colônias crescidas em meio caldo de vegetais ágar

(CVA). A inoculação foi realizada com o auxílio de um pulverizador. Após inoculação, as

plantas foram acondicionadas sob câmara úmida (FIGURA 1), por um período de 48 horas.

Após este período, as plantas foram retiradas da câmara úmida e deixadas dentro da casa de

vegetação para observação diária da constatação de sintomas da doença. Uma planta foi

pulverizada apenas com água destilada estéril e colocada sob as mesmas condições que as

demais, servindo como testemunha. Todas as plantas inoculadas apresentaram sintomas 2 dias

após a inoculação, e sinais 3 dias após a inoculação. O patógeno foi então, reisolado.

FIGURA 1: plantas acondicionadas em câmara úmida

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2.4 Caracterização Cultural e Morfológica

A morfologia da colônia foi descrita após os fungos serem crescidos por 4 dias em

placas contendo os meios batata-cenoura-ágar (BCA) e batata-dextrose-ágar (BDA). Um

conjunto de placas foi colocado em uma incubadora a 25±2°C com um regime de luz diária de

12 horas, fornecida por um conjunto de 2 lâmpadas fluorescentes de 20W (General Electric) e

uma lâmpada de 15W de luz azul negra (Gran Light). O outro conjunto de placas foi

envolvido por papel alumínio e colocado na incubadora com as mesmas condições. As cores

das colônias foram descritas seguindo a terminologia de Rayner (Rayner, 1970). Estruturas

fúngicas formadas em cultura ou no tecido do hospedeiro foram montadas em lâminas com

lactofucsina ou lactofenol e observadas sob microscópio óptico. A morfologia foi estudada e

dados biométricos foram obtidos a partir da medição de pelo menos 30 estruturas.

2.5 Extração de DNA, amplificação por PCR e sequenciamento de patógeno fúngico

DNA genômico foi extraído a partir de cultura pura de Botrytis cinerea cultivada em

CVA a 25° C sob um regime de luz de 12 horas (condições descritas anteriormente) durante 5

dias. Aproximadamente 50-80 mg de micélio foi raspado da superfície do CVA e colocados

num ependorf esterilizado, contendo esferas de zircônio. O ependorf foi colocado no

equipamento L-Beader-3 (Locus Biotecnologia) a uma velocidade de 4000 rpm, 2 ciclos de

30 s cada. A extração foi realizada de acordo com o protocolo Wizard Genomic DNA Kit®

130 (Promega, Madison, EUA) seguindo a recomendação do fabricante para todos os

isolados. Diferentes regiões genômicas foram amplificadas e sequenciadas de acordo com

relevância taxonômica para cada taxa fúngica estudada, conforme indicado dados

morfológicos. Essas regiões incluíram: a primeira região interna Transcrito Espaçador (ITS1),

o gene de rRNA 5,8S ITS-2 e a segunda região ITS (ITS2), utilizando os iniciadores ITS4 e

ITS5 (White et al., 1990). A reação em cadeia da polimerase (PCR) foi realizada utilizando

um volume total de 25 μL em reações com mistura contendo 30 ug de DNA, 0,2 M de cada

iniciador e 1X mistura principal DreamTaq DNA conforme recomendado pelo fabricante

(Thermo Fisher Scientific®). A PCR para ITS foram 4 min a 94 °C, depois 40 ciclos de 94 °C

durante 30s, 60 °C durante 30s, 72 °C durante 45s, e depois 7 min a 72 °C. As temperaturas

de recozimento diferiram para os outros genes, com o melhor para CAL: 55 °C. Os produtos

de PCR foram purificados utilizando um ExoSAP-IT kit de purificação (USB 148 Corp) de

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acordo com as recomendações do fabricante. Os fragmentos amplificados foram sequenciados

por Macrogen Inc. (Coreia).

3. RESULTADOS

3.1 Taxonomia

Botrytis cinerea

Os sintomas iniciais em Catharanthus roseus apresentavam-se como lesões irregulares

com aspecto úmido, que se desenvolviam rapidamente formando uma necrose extensa nos

tecidos. Flores infectadas caiam com o desenvolvimento da doença. O fungo associado a

estas lesões, apresentava crescimento cotonoso, com esporulação acizentada sobre o tecido

atacado; conidióforos 300 – 1500 x 80 – 150 µm, ramificados, subcilíndricos, lisos, marrom

claro, pálido próximo ao ápice; células conidiogênicas ampuliformes, 9 –20 x 7 – 10 µm;

conídios 10 – 14 x 6 – 9µm, solitários, elipsoides ou subesféricos, com hilo ligeiramente

protuberante, lisos, castanho claro ou sub-hialino.

Em cultura: Rápido crescimento da colônia (7,8 – 8,0 cm de diâmetro em BDA e 6,5 –

6,7 cm em BCA aos 4 dias). Colônias planas, lanosas; margens fimbriadas a inteiras; textura

lanosa; cor branca com um anel intermediário buff (BDA) de micélio cotonoso (BDA escuro)

e cor inteiramente branca com anel intermediário de micélio ralo (BCA escuro). (FIGURA

2A e 2B )

FIGURA 2A: colônia em BDA FIGURA 2B: colônia em BCA

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Material examinado: Brasil, estado de Minas Gerais, Viçosa, campus da Universidade

Federal de Viçosa, em folhas de Catharanthus roseus, 30 de outubro de 2016, DOA (VIC e

COAD).

Microidium bauhinnicola (U. Braun & Dianese) U. Braun & D, comb. nov. (?)

Colônias de aspecto esbranquiçado, cotonoso e pulverulento em folhas e frutos.

Ocorrência posterior de amarelecimento e queda das folhas. O fungo encontrado associado à

Catharanthus roseus apresentava a seguinte morfologia: Micélio externo solto, de 2,5-3,75

μm de diâmetro, ramificado, septado, hialino, apressório hifal com formato mamilar, 2 – 8

µm, solitários ou pares opostos; conidióforos 62 – 140 µm x 5 – 12 µm, decorrentes de hifas

superficiais de base reta, não ramificados; células-pé 35 – 70 x 5 – 10 µm, ligeiramente curva

na base, seguida por 1 a 2 células mais curtas anteriores ao conídio, surgimento de cadeia

curta de conídios em maturação; conídios 20 – 30 x 7,5 – 12,5 µm, hialinos, lisos, formato

subcilíndrico em cadeia simples, tubos germinativos subcilíndricos, posição angular quase

terminais.

Material examinado: Brasil, estado de Minas Gerais, Viçosa, campus da Universidade

Federal de Viçosa, em folhas de Catharanthus roseus, 30 de outubro de 2016, DOA (VIC ).

4. DISCUSSÃO

Botrytis cinerea é o agente etiológico do mofo cinzento, doença que ataca mais de 230

espécies vegetais distintas (Horst, 1998). Apesar de ocorrer em ambientes diversos, a

sobrevivência, disseminação e infecção do patógeno é favorecido sob alta umidade e

temperaturas amenas (Williamson et al., 2007). Os conídios são disseminados pelo vento,

água da chuva e pela irrigação. O fungo causa lesões no tecido hospedeiro que se expandem

rapidamente, produzindo esporos e consequentemente, aumentando inóculo para novos ciclos

do patógeno (Ferreira, 1989).

Botrytis cinerea já foi relatado em Catharanthus roseus na Itália (Garibaldi et al.,

2009), Estados Unidos (Daughtrey et al., 1995), China (Zhang, 2006) e Taiwan (Ou-Yang,

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1998). Os resultados aqui apresentados, ampliam ainda mais a grande significância de

Botrytis cinerea como problema para a planta C. roseus no Brasil. Seu manejo é

reconhecidamente difícil por conta de características como sua ocorrência mundial,

capacidade de sobrevivência como saprófita, produção de escleródios e ampla gama de

hospedeiros (Jarvis, 1977).

Microidium sp. é um fungo, agente etiológico da doença oídio, cujos sintomas são

caracterizados por manchas pulverulentas que correspondem à esporulação do fungo e

posterior amarelecimento e necrose das áreas infectadas, causando desfolha precoce e

consequente redução da área foliar (Sobrinho et al., 2005; Santana et al., 2012). O oídio é a

doença mais importante nos cultivos em estufas ou sob proteção de plástico, onde geralmente

a temperatura é mais elevada e a irrigação é por gotejamento, não havendo lavagem das

folhas, mas também pode ser encontrado em culturas a céu aberto (Lopes et al., 2005).

A observação do tubo germinativo dos conídios permite inferir que este, produz um

tipo único de germinação, o tipo micróide (To-anun et al., 2002), no qual os conídios

produzem tubos germinativos no ombro (parte angular) ou no final dos conídios, o tubo

germinativo é curto, aproximadamente 0,8 - 1,2 vezes o comprimento dos conídios,

terminando com inchaço em forma de mamilo, ou um apressório ligeiramente lobulado, com

ou sem dois ou três tubos germinativos menores no final de conidios. Segundo Hirata (1955) e

Braun (1987) este tipo de germinação não é idêntico ao de quaisquer outros mildios

pulverulentos relatados, desta forma, este grupo de fungos foi proposto como um novo

subgénero de Oidium (To-anun et al., 2005). O isolado aqui descrito encaixa-se nas

características anteriormente citadas, embora, não tenha sido constatada a formação de

apressório no tubo germinativo. Estudos moleculares estão em andamento para elucidar com

mais acuidade a identidade do fungo.

Três espécies de Microidium foram relatadas até o momento, são elas: Microidium

bauhinnicola (É.E. Foëx) em Bauhinia sp. no Brasil (Braun & Cook, 2012); Microidium

agatides (É.E. Foëx) U. Braun em Sesbania grandiflora na India, Sri Lanka e Vietnam (Braun

& Cook, 2012) e Microidium phyllanthi (J.M. Yen) To-anun & S. Takam. em Phyllanthus

urinaria, em Taiwan (Braun & Cook, 2012) e Vietnan (Tam et al., 2015). Este é o primeiro

relato de Microidium sp.em Catharanthus roseus no Brasil.

Fungos patogênicos reportados para Catharanthus roseus foram relatados

principalmente em países da América do Norte e Ásia, da mesma forma, esses patógenos são

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amplamente distribuídos em outros hospedeiros (Sharma et al., 2013; Tomioka et al., 2013;

Blake & Williamson, 2015). Outros fungos foram relatados recentemente por nossa equipe

como sendo patogênicos à C. roseus no Brasil, são eles: Cercospora sp. (mancha foliar),

Colletotrichum siamensi (necrose nas hastes), Colletotrichum truncatum (mancha foliar),

Corynespora cassiicola (mancha alvo) e Lasiodiplodia theobromicola (podridão de colo e

dieback) (dados não publicados).

5. CONCLUSÃO

Este estudo descreveu a micobiótica fitopatogênica de Catharanthus roseus no Brasil,

e representa portanto, apenas uma pequena parte da diversidade existente de patógenos

fúngicos neste hospedeiro. Sendo assim, este é o primeiro relato no Brasil de Botrytis cinerea

causando mofo cinzento e Microidium sp. em C. roseus.

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7. ANEXOS

FIGURA 3: A (sintomas de Botrytis cinerea); B (sinais de Botrytis cinerea); C (folhas

doentes contaminando folhas sadias); D (conidióforos); E (células conidiogênicas); F

(escleródios)

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FIGURA 4: A (Sinais de Microidium sp. em folhas); B (Sinais de Microidium sp. em

frutos); C (conidióforo); D (conídios); E (conídio germinando); F (hifa com apressório)