Atualmente a ferrugem-asiática da soja é a doença mais importante da cultura e desde o seu surgimento vem causando diversos prejuízos. Devido a sua importância, faz-se necessário buscar alternativas que possam contribuir com o manejo tradicional com fungicidas. Neste sentido, surge a indução de resistência como uma alternativa para o seu controle. Dentre os indutores de resistência, as fitotoxinas apresentam potencial como ativadoras de plantas e neste caso, mais especificamente a taxtomina, produzida por Streptomyces scabies. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial da fitotoxina taxtomina parcialmente purificada (TPP) e preparações de Streptomyces scabies como potenciais indutores de resistência em soja à Phakopsora pachyrhizi. Foram realizados ensaios para avaliar o efeito direto dos potenciais indutores deresistência a base de suspensão de células de Streptomyces scabies, filtrado de meio de cultivo de Streptomyces scabies, TPP e acibenzolar-S-metílico sobre a germinação de urediniósporos através do teste de microgotas em placas de Petri de poliestireno. Também foram realizados ensaios em folha destacada, onde fez-se a aplicação dos potenciais indutores e depois de determinado tempo fez-se a inoculação com P. pachyrhizi, sendo posteriormente avaliado o potencial dos compostos na redução da severidade. Ensaios em casa de vegetação foram conduzidos com plantas de soja que receberam a aplicação dos indutores e, posteriormente, foram inoculadas, onde avaliou-se a redução da severidade. Em casa de vegetação também foram conduzidos experimentos para a coleta de amostras para a realização de análises bioquímicas como peroxidase e fenóis, visando monitorar a atividade e o acúmulo de compostos relacionados a defesa de plantas a patógenos. Ensaio de campo foi realizado para verificar o potencial em reduzir a severidade da ferrugem da soja, onde foi avaliada a produtividade e a qualidade fisiológica das sementes produzidas. A expressão de genes relacionados as vias defesa como resposta a aplicação de taxtomina também foi monitorada. Como resultados, observou-se que a TPP tem efeito direto sobre urediniósporos de P. pachyrhizi, inibindo a germinação em 61%. A TPP reduziu a severidade da doença em folha destacada, mas não em plantas em condições de casa de vegetação. A TPP também aumentou a atividade de peroxidase e alterou o acúmulo de fenóis ligados. Em condições de campo, apenas o tratamento com fungicidas reduziu a severidade da doença. Nenhum dos tratamentos utilizados afetou a germinação e o vigor das sementes produzidas. A TPP foi capaz de alterar a expressão gênica e regular positivamente o gene ACC, envolvido na síntese do etileno. Conclui-se que a TPP apresenta, além de efeito direto sobre o patógeno, potencial para alterar compostos e a expressão de genes relacionados as vias de defesa das plantas. / Asian soybean rust is the most important disease of the crop today and since its inception has caused several damages. Due to its importance, it is necessary to look for alternatives that can contribute to the traditional management with fungicides. In this sense, induction of resistance appears as a promising alternative for the control of diseases. Among the resistance inducers, phytotoxins have the potential as plant activators and in this case, more specifically thaxtomin, produced by Streptomyces scabies. Therefore, the objective of this work was to evaluate the potential of the partially purified phytotoxin thaxtomin (TPP) and preparation of Streptomyces scabies as potential inducers of resistance in soybean to Phakopsora pachyrhizi. For this, tests were carried out to evaluate the direct effect of potential resistance inducers on the germination of urediniospores through the test of microdrops on polystyrene Petri dishes. Detached leaf assay also carried out, where the potential inducers were applied and after a certain time the inoculation with P. pachyrhizi was done, being evaluated the potential of the compounds in reducing the severity. Greenhouse tests were also carried out with soybean plants that received the application of the inducers and later inoculated, where the reduction of severity was evaluated. Greenhouse experiments were also carried out for the collection of samples for biochemical analyzes such as peroxidase and phenolic compounds, aiming to monitor the activity and the accumulation of compounds related to plant defense to pathogens. In addition, preliminary field trials were carried out to verify the potential of the inducers in reducing the severity of soybean rust, where the productivity and physiological quality of the seeds were also evaluated. Expression of genes related to the defense pathways as a response to thaxtomin application was also monitored. As results, it was observed that the partially purified thaxtomin had a direct effect on P. pachyrhizi uredinospores, inhibiting germination by 61%. In addition, it was also able to reduce the severity in detached leaves but not in seedlings under greenhouse conditions. Partially purified thaxtomin was also able to increase peroxidase activity and alter the accumulation of bound phenols. At field conditions, only the treatment that used fungicides was able to reduce the severity of the disease. However, although only one of the treatments reduced the disease, none of the treatments used was able to affect the germination and vigor of the seeds produced. Finally, the partially purified thaxtomin was able to alter gene expression and positively regulate the ACC gene, that is involved in ethylene metabolism. In general, it is concluded that TPP has, in addition to a direct effect on the pathogen, potential to alter plant defense related compounds and the expression of genes related to defense pathways.

Submitted by Matheus Mereb Negrisoli (matheusmnegrisoli@gmail.com) on 2018-09-20T20:48:08Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO FINAL - MM NEGRISOLI.pdf: 2968166 bytes, checksum: 8b6262aac754b787c2215852bc6fca23 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Lucia Martins Frederico null (mlucia@fca.unesp.br) on 2018-09-21T12:07:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 negrisoli_mm_me_botfca.pdf: 2968166 bytes, checksum: 8b6262aac754b787c2215852bc6fca23 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-21T12:07:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 negrisoli_mm_me_botfca.pdf: 2968166 bytes, checksum: 8b6262aac754b787c2215852bc6fca23 (MD5) Previous issue date: 2018-07-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Para o controle da ferrugem asiática da soja (FAS) é necessário a otimização da tecnologia de aplicação de modo a promover incrementos na cobertura da pulverização na região do baixeiro da cultura e melhorar a distribuição das gotas no dossel. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de pontas de jato plano com diferentes inclinações e volumes de calda na otimização da pulverização de fungicidas na cultura da soja, no controle da FAS e sobre a produtividade da cultura. Para isso, foram conduzidos três experimentos durante as safras 2016/17 e 2017/18 em Botucatu, SP envolvendo três pontas de pulverização: jato plano (AXI), jato plano duplo (JGT) e jato plano inclinado (Defy3D) em dois volumes de calda (125 e 250 L ha-1). No experimento 1 foi avaliado em mesa de distribuição volumétrica a uniformidade da distribuição volumétrica dos tratamentos e o espectro das gotas da pulverização pelo medidor de tamanho de partículas em tempo real. No experimento 2 foi realizado a análise quali-quantitativa da pulverização, por meio da deposição da calda na cultura com o marcador Azul Brilhante, e a cobertura da pulverização dos tratamentos em alvos artificiais e natural. Por fim, no experimento 3 foi avaliado a severidade e incidência da FAS, de modo a se determinar a eficácia de controle dos tratamentos, assim como seu efeito sobre a produtividade da cultura da soja. Em ambos os volumes de calda, a ponta JGT obteve menor coeficiente de variação e melhor distribuição da pulverização. Todas as pontas nos volumes de calda mantiveram valores de CV abaixo de 7%, considerado aceitável para os padrões internacionais. O DMV (µm), SPAN e porcentagem de gotas inferiores a 100 µm foram influenciados pela adição do fungicida associado ao adjuvante à calda. Independente da ponta de pulverização e volume de calda, a penetração das gotas da pulverização no dossel foi prejudicada em R2, com baixos valores de deposição e cobertura na parte inferior da planta. Todas as pontas e volumes avaliados promoveram controle eficaz da doença, não havendo incremento no controle com a utilização de um volume de calda maior ou inclinação do jato. Mesmo com redução significativa da deposição e cobertura na região inferior, os tratamentos foram eficazes na redução da severidade da doença. O nível de controle, apesar de parecer eficaz quanto ao número de pústulas e cálculo da área abaixo da curva de progresso da doença (AACPD) pode não ser suficiente para assegurar maior produtividade. A correta definição do volume de calda, principalmente com relação aos diferentes estádios fenológicos da cultura, influencia grandemente a deposição e cobertura da pulverização. / For the control of Asian soybean rust (SBR), an optimization of the application technology is necessary in order to improve spray coverage in the lower part of the crop as well as the spray drops distribution uniformity. Thus, the objective of this study was to evaluate the effect of flat fan nozzles with different inclinations and spray volumes on the optimization of fungicide spraying in the soybean crop, as well as on the ASR control and its effect on the crop yield. For this purpose, three experiments were conducted during 2016/17 and 2017/18 crop seasons in Botucatu, SP. Three spray nozzles were evaluated: flat fan (AXI), double flat fan (JGT) and inclined flat fan (Defy 3D) with two spray volumes (125 e 250 L ha-1). In Experiment 1, the spray distribution uniformity of the treatments was evaluated in a patternator table and the spray droplet spectrum was assessed by a real-time particle size analyzer. In Experiment 2, a quali-quantitative analysis of the spraying was evaluated, assessing spray deposits on the crop with Brilliant Blue tracer, and the spray coverage of the treatments on artificial and natural targets. Lastly, in Experiment 3, ASR incidence and severity were evaluated, in order to determine the treatment control efficacy and its effect on the soybean yield. In both spray volumes, the JGT nozzle provided lowest variation coefficient and better spray distribution. All the spray nozzles and volumes kept CV values below 7%, considered acceptable by international standards. The VMD (µm), SPAN and percentage of droplets smaller than 100 µm were influenced by the addition of fungicide associated with adjuvant to the spray mixture. Irrespective of the spray nozzle and volume, the penetration of the spray droplets into the crop canopy was impaired at R2, with low deposition and coverage in the lower part of the plant. All the spray nozzles and volumes promoted effective control of the disease, with no increment in function of a larger spray volume or spray inclination. Even with significant reduction on deposition and spray coverage on the lower region, the treatments were efficient reducing the disease severity. The level of control, although it seems effective regarding pustules number and area under the disease progress curve calculation, might not be enough to ensure greater productivity. The correct spray volume definition, especially in respect to the different crop phenological stages influences greatly in the deposition and spray coverage.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:37:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 992783 bytes, checksum: 865bebc902b66a9a2f40688ff9d50a96 (MD5) Previous issue date: 2012-02-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Brazil is the second world soybean producer. Currently, the main limiting factor in this crop production is the Asian soybean rust (ASR) whose etiologic agent is the fungus Phakopsora pachyrhizi. The rust fungi are obligate parasites that during their interaction with the plant, they secrete effector proteins that manipulate host metabolism and interfere with their defense responses. Some of these effector proteins, called Avr proteins, are recognized by encoded proteins by resistant R genes, which usually trigger a hypersensitivity response (HR) and resistance phenotype. At least, there are five described R genes (Rpp1 to Rpp5) that confer resistance to ASR and several genes that encode secreted proteins by this fungus were recently identified. However, the effector proteins (Avr) recognized by encoded proteins by Rpp genes were not identified yet. Since there is not a transformation assay protocol for P. pachyrhizi, a strategy to identify this fungus Avr proteins is the transient expression of R proteins in resistant varieties cytoplasm and the observation of a possible HR response. Thus, the specific objectives of this work were: to try to establish a methodology for transient expression in soybean by agroinfiltration using the gene GUSPlus as reporter gene; to establish a protocol for translocation of effector proteins by the type III secretion system (SST3) of Pseudomonas syringae pv. glycinea race 4 (Psg4), and also to evaluate the effector activity of candidate genes in soybean resistant genotypes to the isolate PPUFV02 of P. pachyrhizi. There was no expression of the gene GUSPlus in Agrobacterium tumefaciens strain EHA105 infiltrated soybean leaves, while using the same inoculum preparation and concentration of bacterial cells, there was a consistent expression of the gene GUSPlus in tobacco. This result derailed the use of agroinfiltration in the functional study of candidate genes in soybean effectors. All soybean genotypes evaluated were susceptible to Psg4, demonstrating that the viability to use this bacterial on functional analysis of candidate effector proteins mediated by SST3. Better symptoms reproducibility was observed with inoculation by vacuum infiltration of Psg4 in a bacterial concentration of OD600 = 0,01, for allowing a gradually symptoms analysis. The encoded protein by avrB gene is recognized by the RPG1 gene product, which is present in some genotypes of soybean. The construction pVSP61-avrB was able to induce HR in the genotype Williams 82, that contains the corresponding gene RPG1 and to induce it in the genotypes Conquista and PI 459025. This result allowed the use of this construction as a positive control for functional analysis of P. pachyrhizi putative effector proteins. Because of this, 12 sequences were cloned into vector pEDV6. This vector allows the expression of proteins of interest fused to secretion signal sequences by SST3, aiming its subsequent translocation into the cytosol. Nine from the constructions with pEDV6-PHPA_RSP transformed into Psg4 were submitted to functional analysis. The inoculated plants varied in severity of observed symptoms and no HR phenotype was observed. Instead, it was observed reduction, increase or absence of a significant change in the symptoms evolution of genotype-dependent manner in treated plants. These studies allowed a first screening of P. pachyrhizi effector candidates, selecting the candidates PHPA_RSP_71 and PHPA_RSP_78 as the most promising candidates for further detailed analysis. / O Brasil é o segundo maior produtor mundial de soja. Atualmente, o principal fator limitante na produção desta cultura é a ferrugem asiática da soja (FAS), cujo agente etiológico é o fungo Phakopsora pachyrhizi. Os fungos causadores das ferrugens são parasitas obrigatórios que durante sua interação com a planta secretam proteínas efetoras que manipulam o metabolismo do hospedeiro e interferem com suas respostas de defesa. Algumas dessas proteínas efetoras, denominadas proteínas Avr, são reconhecidas pelas proteínas codificadas por genes de resistência R, o que desencadeia a resposta de hipersensibilidade (HR) e fenótipo de resistência. Já foram descritos pelo menos cinco genes R (Rpp1 a Rpp5) que conferem resistência a FAS e vários genes que codificam proteínas secretadas por esse fungo foram recentemente identificados. Todavia, ainda não foram identificadas as proteínas efetoras (Avr) reconhecidas pelas proteínas codificadas pelos genes Rpp. Como não existe ainda um sistema de transformação para P. pachyrhizi, uma estratégia para identificar as proteínas Avr desse fungo é a expressão transiente das proteínas efetoras candidatas no citoplasma de variedades resistentes e a observação do possível desencadeamento de resposta de HR. Desta forma, os objetivos específicos deste trabalho foram tentar estabelecer uma metodologia de expressão transiente em soja via agroinfiltração utilizando como gene repórter o gene GUSPlus; estabelecer um protocolo de translocação de proteínas efetoras via sistema de secreção tipo III (SST3) de Pseudomonas syringae pv. glycinea raça 4 (Psg4), e também avaliar a atividade efetora de genes candidatos em genótipos de soja resistentes ao isolado monopustular PPUFV02 de P. pachyrhizi. Não se observou a expressão do gene GUSPlus em folhas de soja agroinfiltradas com Agrobacterium tumefaciens estirpe EHA105, enquanto que utilizando do mesmo preparo de inóculo e concentração de células bacterianas, observou-se a expressão consistente do gene GUSPlus em tabaco. Este resultado invibializou o uso de agroinfiltração no estudo funcional de genes efetores candidatos na soja. Todos os genótipos de soja avaliados foram suscetíveis a Psg4, demonstrando a vialibilidade do uso desta bactéria na análise funcional de proteínas candidatas a efetores mediada por SST3. Melhor reprodutibilidade de sintomas foi observada com a inoculação por infiltração a vácuo de Psg4 numa concentração bacteriana de OD600=0,01, por permitir uma análise dos sintomas de forma gradual. O produto do gene avrB é reconhecido pela produto do gene RPG1, presente em alguns genótipos de soja. A construção pVSP61-avrB, foi capaz de induzir HR no genótipo Williams 82, que contêm o gene RPG1 correspondente, e nos genótipos Conquista e PI 459025. Este resultado permitiu o uso desta construção como controle positivo para a análise funcional de proteínas efetoras putativas de P. pachyrhizi. Assim, 12 sequências foram clonadas no vetor pEDV6. Este vetor permite a expressão de proteínas de interesse fusionadas a sequências-sinais de secreção via SST3, visando a sua posterior translocação para o citosol. Nove das construções com pEDV6-PHPA_RSP transformadas em Psg4 foram submetidas à análise funcional. As plantas inoculadas variaram quanto à severidade dos sintomas observados e não foi constatado fenótipo de HR. Ao invés disso, nos tratamentos foi observado redução, aumento ou ausência de alteração significativa na evolução dos sintomas, de maneira genótipo-dependente. Esses estudos permitiram uma primeira triagem de candidatos a efetores de P. pachyrhizi, selecionando os candidatos PHPA_RSP_71 e PHPA_RSP_78 como os mais promissores para estudos futuros mais detalhados.

O controle da ferrugem asiática é altamente dependente do tratamento com fungicidas. A decisão do momento correto da aplicação é fundamental para a eficiência do tratamento, visto que atrasos na efetuação do controle podem torná-lo tão ineficaz quanto à ausência de aplicações. O dano provocado pela ferrugem asiática é decorrente da redução da área foliar, devido à destruição do tecido vegetal e desfolha precoce. Tendo em vista a influência que o atraso no controle tem sobre a ferrugem asiática, e esta sobre a folhagem das plantas de soja, o dano pode ser melhor compreendido com o uso de variáveis que captem modificações na área foliar do hospedeiro. Com os objetivos de avaliar o efeito do atraso no controle da ferrugem asiática sobre o rendimento e os componentes do rendimento, a duração (HAD), a absorção da área foliar sadia (HAA) de plantas de soja e sobre a severidade da doença e examinar as relações entre o rendimento de soja com a duração, absorção da área foliar sadia e severidade da ferrugem asiática, foram conduzidos cinco experimentos no Centro de Pesquisa e Desenvolvimento Agrícola da Arysta LifeScience, em Pereiras-SP. Os experimentos envolveram um tratamento preventivo e tratamentos que corresponderam a atrasos crescentes na efetuação do controle químico. As relações entre os parâmetros citados acima foram avaliadas por meio de testes de comparação de médias (LSD) e regressões lineares e não lineares (p<=0,05). Os resultados mostraram que nas situações em que o início da ferrugem asiática da soja ocorre próximo à fase reprodutiva, o rendimento cai à taxa de -31 kg ha-1 a -15 kg ha-1 por cada dia de atraso no controle, sendo o dano maior nos estádios mais jovens e menor nos estádios mais avançados. Na relação entre o atraso no controle da ferrugem asiática da soja e HAA, 10 MJ m-2 deixam de ser absorvidos por cada dia de atraso no controle. Na relação entre o atraso no controle da ferrugem asiática da soja e HAD, a duração da área foliar sadia diminui 2,4 a 1,4 dias por cada dia em que o controle é atrasado. Na relação entre o rendimento de soja e HAA, são ganhos 2 kg ha-1 para cada MJ m-2 absorvido pela área foliar sadia. Na relação entre o rendimento de soja e HAD, são ganhos de 13 a 9 kg ha-1 para cada dia de duração da área foliar sadia. A relação entre atraso no controle da ferrugem asiática da soja e severidade da doença é de 0,25% ponto percentual para cada dia de atraso no controle. A relação entre o rendimento de soja e severidade da ferrugem asiática é de -36 kg ha-1 por cada ponto percentual de severidade. A variável que melhor se relaciona com o rendimento de soja é a absorção da área foliar sadia (HAA). Tanto HAA quanto HAD são variáveis melhores do que a severidade para serem usadas na quantificação de danos provocados pela ferrugem asiática na soja. Nas situações em que o início da doença ocorre próximo à fase reprodutiva, atrasos no controle da ferrugem asiática superiores a 28 dias apresentam o mesmo resultado que a ausência de controle. Não há redução no rendimento de soja se o início da ferrugem asiática ocorrer a partir do estádio R5. / The control of the asian soybean rust is highly dependent of fungicides treatment. The decision of the correct moment of application is critical for the efficiency of the treatment, since delays in the control can become it so inefficacious as the absence of applications. The damage caused by asian soybean rust is decurrent of the reduction of the leaf area, due to vegetal tissue destruction and early defoliation. In view, the influence that the control delay has on the asian rust, and this on the foliage of the soybean plants, the yield loss can be better understood with the use of variable that catch modifications in the leaf area of the host plant. With the objectives to evaluate the effect of the delay in the asian soybean control on the yield and the yield components, the duration (HAD) and absorption of the healthy leaf area (HAA) of soybean plants and on the disease severity, and to examine the relationship between the soybean yield with the healthy leaf area duration, healthy leaf area absorption and asian soybean rust severity, were conducted five field experiments in Agricultural Research and Development Center of the Arysta LifeScience, in Pereiras-SP. The experiments had involved a preventive treatment and treatments that had corresponded the increasing delays in the chemical control. The relationship between the cited parameters above had been evaluated by averages comparison test (LSD) and linear and non linear regressions (p<=0,05). The results had shown that in the situations where the beginning of the asian soybean rust occurs next to the reproductive phase, the yield fall -31 kg ha-1 to -15 kg ha-1 per each day of control delay, being the loss bigger in youngest stadiums and lesser in oldier stadiums. In the relationship between control delay of the asian soybean rust and HAA, 10MJ m-2 does not absorbed per each day of control delay. In the relationship of the control delay of the asian soybean rust and HAD, the duration of the healthy leaf area reduced 2,4 to 1,4 days per each day where the control is delayed. In the relationship between soybean yield and HAA, were obtained 2 kg ha-1 for each MJ m-2 absorbed by the healthy leaf area. In the relationship between soybean yield and HAD, were obtained 9 to 13 kg ha-1 for each day of healthy leaf area duration. The relationship between control delay of the asian soybean rust and disease severity was of 0,25% percentile point for each day of delay in the control. The relationship between soybean yield and severity of the asian soybean rust were of -36 kg ha-1 for each percentile point of severity. The variable that better becomes related with the yield soybean was the healthy leaf area absorption (HAA). Even HAA as HAD are better variables than severity to be used in the yield losses quantification of the asian soybean rust. In the situations that the beginning of the disease occurs next to reproductive phase, control delay of asian soybean rust higher than 28 days show the same result that the control absence. It does not have reduction in the soybean yield if the beginning of the asian soybean rust occurs after the R5 stadium.

O custo ferrugem que engloba gastos com fungicidas, os custos operacionais das aplicações, perdas de produção, e redução na arrecadação de impostos representa um elevado valor para sojicultura mundial. Assim, a ferrugem asiática da soja apresenta-se como um dos grandes desafios para a pesquisa agrícola nos próximos anos, pois o controle químico da doença é alternativa obrigatória enquanto não se dispõe de cultivares resistentes. Porém a prática representa aumento considerável no custo de produção. No Brasil estima-se que este custo, para duas aplicações gire, em torno de US$ 40,00.ha-1, sem contar os gastos operacionais com máquinas e combustível, ou seja, gasto apenas o fungicida. Considerando o exposto, este trabalho tem como objetivo avaliar duas fontes de resistência à ferrugem asiática da soja (PI 200487 e PI 459025A), e verificar se os genes responsáveis pela reação ao patógeno já foram descritos na literatura, ou seja, identificar seus respectivos grupos de ligação. A estratégia de segregantes agrupados (Bulked segregant analysis) foi utilizada para mapear os genes de interesse. Os resultados obtidos permitiram chegar as seguintes conclusões: a) a técnica BSA foi eficiente para detectar locos relacionados com a resistência à ferrugem asiática da soja; b) a PI 459025 (Bing Nam) apresenta o gene de resistência Rpp4 localizado no grupo de ligação G e c) A PI 200487 (Kinoshita) apresenta um gene diferente daqueles descritos na literatura, sendo este localizado no grupo de ligação N. Este gene pode ser denominado de Rpp5. / The costs due to Asian soybean rust, which consists of fungicides, operational application costs and reduction in paid taxes, represent severe losses for worldwide soybean production. Thus, Asian soybean rust represents one of the most challenging problems for agricultural research in the future, since chemical control of the disease is the obligated alternative while resistant cultivars are unavailable. However, fungicide application significantly increases production costs. In Brazil, it is estimated that the costs of two applications are of approximately US$ 40,00.ha-1, aside the operational costs incurred due to machinery and fuel, that is, the figure represents solely fungicide costs. Taking into account the previous considerations, the present work aims to evaluate two sources of resistance to Asian soybean rust (PI 200487 and PI 459025A), and to verify if the genes involved in pathogen-responses have already been described in previous work, by identifying their respective linkage groups. Bulked segregant analysis was used to map the genes of interest. The results allowed the following conclusions: a) BSA was effective to detect loci associated to Asian soybean rust resistance; b) PI 459025A (Bing Nam) carries the resistance gene Rpp4 mapped to the linkage group G and c) PI 200487 (Kinoshita) has a novel resistance gene mapped to the linkage group N. The identified gene is denominated Rpp5.

Soybean development is affected by several factors. Fungal diseases are responsible for significant reductions on yield. In order to avoid these losses, fungicides must be used to control most of soybean diseases. The need of a profitable crop all strategies that reduce the negative impact on yield are being developed. The objective of this study was to determine the response of soybean varieties to disease control programs in different sowing dates. An experiment was carried out at the experimental station of Phytus Institute, Itaara/RS, in the central region of Rio Grande do Sul during 2011/2012 season. The experimental design was a randomized block design with four replications in a factorial design with split plots (2x2x10). The experimental factors were two sowing dates, two varieties and ten control programs. The results indicated that three applications of mixtures prothioconazole + trifloxystrobin and azoxystrobin + ciproconazol controlled rust and powdery mildew of soybeans regardless of sowing date and cultivar. The use of protective programs increased yield. The data show that the sowing date has directly related to the productivity. / Na cultura da soja existem diversos fatores que afetam seu desenvolvimento. Dentre eles as doenças fúngicas são responsáveis por reduções significativas no rendimento final de grãos. Para que se evitem essas perdas, faz-se o uso de produtos químicos os quais apresentam controle para a maior parte das doenças da soja. Devido à necessidade de se ter uma lavoura com boa produtividade e altamente rentável tem-se buscado alternativas para eliminar esses fatores que limitam a produção. Assim, o objetivo deste trabalho foi determinar a resposta de cultivares de soja a programas de controle de doenças em diferentes épocas de semeadura. Para isso foi realizado um experimento na área experimental do Instituto Phytus, no município de Itaara, região central do Rio Grande do Sul, na safra 2011/2012. O delineamento utilizado foi de blocos ao acaso com quatro repetições, em arranjo fatorial com parcelas subsubdividídas (2x2x10), cujos fatores foram compostos por duas épocas de semeadura, duas cultivares e dez programas de controle de doenças. Os resultados dos programas de controle de doenças mostraram que três aplicações das misturas protioconazol + trifloxistrobina e ciproconazol + azoxistrobina apresentaram menores valores de ferrugem asiática e oídio da soja independentemente da época de semeadura e da cultivar utilizada. A utilização dos programas de controle resultou em incremento de produtividade da cultura, mostrando-se assim muito importantes no manejo da cultura. Os dados mostram que a época de semeadura influenciou diretamente na produtividade da cultura.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:42:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1631185 bytes, checksum: 1a2583b9096adafba72549267dc3ce2e (MD5) Previous issue date: 2012-02-16 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Asian soybean rust (ASR) caused by Phakopsora pachyrhizi fungus is the most important fungal disease that threatens soybean cultivation. Nowadays the main disease control procedure is administering fungicides from the triazole and strobilurin groups. However, using rust resistant or tolerating varieties is the best alternative for controlling the disease, as it reduces production costs, facilitates dealing with the disease and reduces possible environmental impact caused by usage of fungicides. Until now, five genes were identified in soybean (Rpp1 to 5) that are resistant to P. pachyrzi. However, there are new accesses that feature resistance and which inheritance is unknown. The objective of this work was studying the resistance inheritance of the PI 587905 access to the monopustular isolate PPUFV02 and demonstrating its relationship of the identified gene(s) to already described genes through genetic mapping by using microsatellite markers. A segregating F2 population was obtained for resistance by crossing access PI 587905 with the susceptible cultivar Conquista; this population was made of five subpopulations (23C 1 to 5) from different F1 plants. Plants from 23C-1 F2 population were inoculated in the V2-V3 stage in controlled conditions, with monopustular isolate PPUFV02 of P. pachyrizi and evaluated eight, ten, twelve and fourteen days after inoculation. Segregation pattern indicated that resistance is governed by a gene with partial dominance (&#967;2 = 1.86 p= 39.48%). Analysis with microsatellite markers indicated that the resistance gene is located in the linkage group G (LG-G) in the interval Sct_187-Sat_064 that contains the Rpp1 locus, suggesting that the resistance gene in access PI 587905 is a part of Rpp1 gene or another linked gene. Subpopulations 23C-2 to 5 were planted with the purpose of obtaining more plants with informative recombination events between the loci Sct_187 and Sat_064. Fenotyping of these plants was made in an identical way to the 23C-1 subpopulation; however genotyping was performed only in susceptible plants. From the group analysis of all subpopulations four F2 plants were obtained. They featured informative recombination events between the loci Sct_187 and Sat_064. Those can be used for deep mapping in this region, aiming to precisely locate the resistance gene and its future positional cloning. Markers Sct_187r2 and Sat_064 will also be suitable for use in assisted selection programs with molecular markers aiming introgression of the resistance gene in PI 587905 and its pyramid connection with other genes resistant to ASR in commercial soybean cultivars. / A ferrugem asiática da soja (FAS) causada pelo fungo Phakopsora pachyrhizi é a principal doença fúngica da cultura da soja. Atualmente a principal medida de controle da doença é a aplicação de fungicidas dos grupos dos triazóis e estrobilurinas. Todavia, a utilização de variedades resistentes ou tolerantes à ferrugem é a melhor alternativa para o controle da doença, por reduzir os custos de produção, facilitar o manejo da doença e reduzir os possíveis impactos ao ambiente ocasionados pelo uso de fungicidas. Na soja, até o momento, foram identificados cinco genes (Rpp1 a 5) de resistência a P. pachyrhizi. Contudo, existem novos acessos que apresentam resistência à FAS e cuja herança não é conhecida. Este trabalho teve por objetivo estudar a herança da resistência do acesso PI 587905 ao isolado monopustular PPUFV02 e demonstrar a relação do(s) gene(s) identificado(s) com os genes já descritos, por meio do mapeamento genético, utilizando marcadores microssatélites. Foi obtida uma população segregante F2 para a resistência pelo cruzamento do acesso PI 587905 com a cultivar suscetível Conquista. Essa população foi constituida de cinco subpopulações (23C- 1 a 5) oriundas de plantas F1 distintas. As plantas da subpopulação 23C-1 F2 foram inoculadas no estágio V2-V3, em condições controladas, com o isolado monopustular PPUFV02 de P. pachyrhizi, e avaliadas aos oito, dez, doze e quatorze dias após a inoculação. O padrão de segregação obtido revelou que a resistência é governada por um gene com dominância parcial (&#967;2= 1,86 p= 39,48%). As análises com marcadores microssatélites revelaram que o gene de resistência está localizado no grupo de ligação G (LG-G), no intervalo Sct_187- Sat_064 que contém o loco Rpp1, sugerindo que o gene de resistência do acesso PI 587905 é um alelo do gene Rpp1 ou de um novo gene ligado. As subpopulações 23C-2 a 5 foram plantadas com o intuito de se obterem mais plantas com eventos de recombinação informativos entre os locos Sct_187 e Sat_064. A fenotipagem dessas plantas foi realizada de maneira idêntica à da subpopulação 23C-1, contudo foi realizada a genotipagem apenas das plantas suscetíveis. Da análise conjunta de todas as subpopulações foram obtidas quatro plantas F2 que apresentaram eventos de recombinação informativos entre os locos Sct_187 e Sat_064, que podem ser utilizadas para o mapeamento fino nessa região, visando à localização precisa do gene de resistência e sua futura clonagem posicional. Os marcadores Sct_187r2 e Sat_064 também poderão ser utilizados em programas de seleção assistida por marcadores moleculares visando à introgressão do gene de resistência do PI 587905 e à sua piramidação com outros genes de resistência à FAS em cultivares comerciais de soja.

O controle da ferrugem asiática é altamente dependente do tratamento com fungicidas. A decisão do momento correto da aplicação é fundamental para a eficiência do tratamento, visto que atrasos na efetuação do controle podem torná-lo tão ineficaz quanto à ausência de aplicações. O dano provocado pela ferrugem asiática é decorrente da redução da área foliar, devido à destruição do tecido vegetal e desfolha precoce. Tendo em vista a influência que o atraso no controle tem sobre a ferrugem asiática, e esta sobre a folhagem das plantas de soja, o dano pode ser melhor compreendido com o uso de variáveis que captem modificações na área foliar do hospedeiro. Com os objetivos de avaliar o efeito do atraso no controle da ferrugem asiática sobre o rendimento e os componentes do rendimento, a duração (HAD), a absorção da área foliar sadia (HAA) de plantas de soja e sobre a severidade da doença e examinar as relações entre o rendimento de soja com a duração, absorção da área foliar sadia e severidade da ferrugem asiática, foram conduzidos cinco experimentos no Centro de Pesquisa e Desenvolvimento Agrícola da Arysta LifeScience, em Pereiras-SP. Os experimentos envolveram um tratamento preventivo e tratamentos que corresponderam a atrasos crescentes na efetuação do controle químico. As relações entre os parâmetros citados acima foram avaliadas por meio de testes de comparação de médias (LSD) e regressões lineares e não lineares (p<=0,05). Os resultados mostraram que nas situações em que o início da ferrugem asiática da soja ocorre próximo à fase reprodutiva, o rendimento cai à taxa de -31 kg ha-1 a -15 kg ha-1 por cada dia de atraso no controle, sendo o dano maior nos estádios mais jovens e menor nos estádios mais avançados. Na relação entre o atraso no controle da ferrugem asiática da soja e HAA, 10 MJ m-2 deixam de ser absorvidos por cada dia de atraso no controle. Na relação entre o atraso no controle da ferrugem asiática da soja e HAD, a duração da área foliar sadia diminui 2,4 a 1,4 dias por cada dia em que o controle é atrasado. Na relação entre o rendimento de soja e HAA, são ganhos 2 kg ha-1 para cada MJ m-2 absorvido pela área foliar sadia. Na relação entre o rendimento de soja e HAD, são ganhos de 13 a 9 kg ha-1 para cada dia de duração da área foliar sadia. A relação entre atraso no controle da ferrugem asiática da soja e severidade da doença é de 0,25% ponto percentual para cada dia de atraso no controle. A relação entre o rendimento de soja e severidade da ferrugem asiática é de -36 kg ha-1 por cada ponto percentual de severidade. A variável que melhor se relaciona com o rendimento de soja é a absorção da área foliar sadia (HAA). Tanto HAA quanto HAD são variáveis melhores do que a severidade para serem usadas na quantificação de danos provocados pela ferrugem asiática na soja. Nas situações em que o início da doença ocorre próximo à fase reprodutiva, atrasos no controle da ferrugem asiática superiores a 28 dias apresentam o mesmo resultado que a ausência de controle. Não há redução no rendimento de soja se o início da ferrugem asiática ocorrer a partir do estádio R5. / The control of the asian soybean rust is highly dependent of fungicides treatment. The decision of the correct moment of application is critical for the efficiency of the treatment, since delays in the control can become it so inefficacious as the absence of applications. The damage caused by asian soybean rust is decurrent of the reduction of the leaf area, due to vegetal tissue destruction and early defoliation. In view, the influence that the control delay has on the asian rust, and this on the foliage of the soybean plants, the yield loss can be better understood with the use of variable that catch modifications in the leaf area of the host plant. With the objectives to evaluate the effect of the delay in the asian soybean control on the yield and the yield components, the duration (HAD) and absorption of the healthy leaf area (HAA) of soybean plants and on the disease severity, and to examine the relationship between the soybean yield with the healthy leaf area duration, healthy leaf area absorption and asian soybean rust severity, were conducted five field experiments in Agricultural Research and Development Center of the Arysta LifeScience, in Pereiras-SP. The experiments had involved a preventive treatment and treatments that had corresponded the increasing delays in the chemical control. The relationship between the cited parameters above had been evaluated by averages comparison test (LSD) and linear and non linear regressions (p<=0,05). The results had shown that in the situations where the beginning of the asian soybean rust occurs next to the reproductive phase, the yield fall -31 kg ha-1 to -15 kg ha-1 per each day of control delay, being the loss bigger in youngest stadiums and lesser in oldier stadiums. In the relationship between control delay of the asian soybean rust and HAA, 10MJ m-2 does not absorbed per each day of control delay. In the relationship of the control delay of the asian soybean rust and HAD, the duration of the healthy leaf area reduced 2,4 to 1,4 days per each day where the control is delayed. In the relationship between soybean yield and HAA, were obtained 2 kg ha-1 for each MJ m-2 absorbed by the healthy leaf area. In the relationship between soybean yield and HAD, were obtained 9 to 13 kg ha-1 for each day of healthy leaf area duration. The relationship between control delay of the asian soybean rust and disease severity was of 0,25% percentile point for each day of delay in the control. The relationship between soybean yield and severity of the asian soybean rust were of -36 kg ha-1 for each percentile point of severity. The variable that better becomes related with the yield soybean was the healthy leaf area absorption (HAA). Even HAA as HAD are better variables than severity to be used in the yield losses quantification of the asian soybean rust. In the situations that the beginning of the disease occurs next to reproductive phase, control delay of asian soybean rust higher than 28 days show the same result that the control absence. It does not have reduction in the soybean yield if the beginning of the asian soybean rust occurs after the R5 stadium.

O custo ferrugem que engloba gastos com fungicidas, os custos operacionais das aplicações, perdas de produção, e redução na arrecadação de impostos representa um elevado valor para sojicultura mundial. Assim, a ferrugem asiática da soja apresenta-se como um dos grandes desafios para a pesquisa agrícola nos próximos anos, pois o controle químico da doença é alternativa obrigatória enquanto não se dispõe de cultivares resistentes. Porém a prática representa aumento considerável no custo de produção. No Brasil estima-se que este custo, para duas aplicações gire, em torno de US$ 40,00.ha-1, sem contar os gastos operacionais com máquinas e combustível, ou seja, gasto apenas o fungicida. Considerando o exposto, este trabalho tem como objetivo avaliar duas fontes de resistência à ferrugem asiática da soja (PI 200487 e PI 459025A), e verificar se os genes responsáveis pela reação ao patógeno já foram descritos na literatura, ou seja, identificar seus respectivos grupos de ligação. A estratégia de segregantes agrupados (Bulked segregant analysis) foi utilizada para mapear os genes de interesse. Os resultados obtidos permitiram chegar as seguintes conclusões: a) a técnica BSA foi eficiente para detectar locos relacionados com a resistência à ferrugem asiática da soja; b) a PI 459025 (Bing Nam) apresenta o gene de resistência Rpp4 localizado no grupo de ligação G e c) A PI 200487 (Kinoshita) apresenta um gene diferente daqueles descritos na literatura, sendo este localizado no grupo de ligação N. Este gene pode ser denominado de Rpp5. / The costs due to Asian soybean rust, which consists of fungicides, operational application costs and reduction in paid taxes, represent severe losses for worldwide soybean production. Thus, Asian soybean rust represents one of the most challenging problems for agricultural research in the future, since chemical control of the disease is the obligated alternative while resistant cultivars are unavailable. However, fungicide application significantly increases production costs. In Brazil, it is estimated that the costs of two applications are of approximately US$ 40,00.ha-1, aside the operational costs incurred due to machinery and fuel, that is, the figure represents solely fungicide costs. Taking into account the previous considerations, the present work aims to evaluate two sources of resistance to Asian soybean rust (PI 200487 and PI 459025A), and to verify if the genes involved in pathogen-responses have already been described in previous work, by identifying their respective linkage groups. Bulked segregant analysis was used to map the genes of interest. The results allowed the following conclusions: a) BSA was effective to detect loci associated to Asian soybean rust resistance; b) PI 459025A (Bing Nam) carries the resistance gene Rpp4 mapped to the linkage group G and c) PI 200487 (Kinoshita) has a novel resistance gene mapped to the linkage group N. The identified gene is denominated Rpp5.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Mancozeb has been the protective fungicide with a multi-site mechanism widely used associated with fungicide programs in soybean cultivation. This compound has provided significant increases in the systemic fungicides performance in the soybean rust control. Besides the obvious fungicide effect, mancozeb has provided also effects on physiological parameters in plants promoting benefits such as fungicide phytotoxicity reduction and increases in plant vigor. The studies aimed to understand the interaction of mancozeb associated to systemic fungicides against the soybean rust control, in addition to determine the physiological plants responses from the product versus plant relation. The experiments were conducted in greenhouse and field, divided in four chapters in manuscript format. The first study investigates the effect of the mancozeb interaction with commercial mixtures of QoI + DMI based on two methodologies. From this, it was possible to verify that mancozeb increases significantly the control efficiency when associated with less efficient mixtures. In such interactions was obtained a control synergistic response. However it is expected at least an additive response, when associated to mixtures with high efficiency, the increase in control is lower. The second study consisted of the enzymes activity linked to the antioxidant response, the photosynthetic pigments concentration and lipid peroxidation investigation in plants exposed to the fungicide trifloxystrobin + prothioconazole, with potential to cause phytotoxicity, associated or not with mancozeb. Antioxidant enzymes activity increase, reduction in pigment concentration and cell damage due to increased lipid peroxidation were observed in plants exposed to systemic fungicide. These damages were attenuated when the systemic fungicide was associated with mancozeb. Moreover, photosynthesis and chlorophyll a fluorescence parameters were analyzed in plants exposed to mancozeb and trifloxystrobin + prothioconazole, constituting the third study. Decreased in the photosynthetic efficiency was verified in plants treated with systemic fungicide characterizing a significant phytotoxic effect. The parameters evaluated elucidate a beneficial effect of mancozeb reducing the damages caused by the systemic fungicide. The fourth study aimed to evaluate changes in the leaves soybean nutritional status exposed to mancozeb. Macro and micronutrients concentration were determined on 4th and 8th days exposure. Significant changes in concentration of S, Mn and Zn were observed. Such changes were related to “green effect” on plants after mancozeb exposure. All data provide new information regarding the recent use of the mancozeb molecule in soybean. The contribution is original and presents data that can contribute to the definition of strategies in anti-resistance management and increase site-specific systemic fungicides effective life commonly used in soybean. In addition, the results present important physiological responses on plants induced Figure 1by mancozeb that can aggregate on development, vigor and productivity. / Mancozebe tem sido o fungicida protetor com mecanismo multi-sítio amplamente utilizado associado aos programas fungicidas na cultura da soja. Este composto tem proporcionado incrementos significativos no desempenho de fungicidas sistêmicos no controle da ferrugem da soja. Além do efeito evidente como fungicida, tem sido relatado efeitos sobre parâmetros fisiológicos nas plantas conferindo benefícios como redução de fitotoxicidade de outros fungicidas e incrementos no vigor de plantas. Nossos estudos objetivaram compreender a interação de mancozebe associado a fungicidas sistêmicos frente ao controle da ferrugem da soja, além de determinar respostas fisiológicas das plantas oriundas da relação produto versus planta. Foram conduzidos ensaios em casa de vegetação e a campo, aqui divididos em quatro capítulos no formato de manuscritos. Em um primeiro estudo o efeito da interação de mancozebe com misturas comerciais de IQo + IDM foi investigado com base em duas metodologias. A partir disso foi possível verificar que mancozebe agrega mais significativamente a eficácia de controle quando associado a misturas menos eficientes. Em tais interações obteve-se uma resposta sinérgica de controle. Quando associado a misturas com alta eficácia o incremento no controle foi menor, entretanto no mínimo uma resposta aditiva é esperada. Em um segundo estudo a atividade de enzimas ligadas à resposta antioxidante, a concentração de pigmentos fotossintetizantes e a peroxidação lipídica foi investigada em plantas expostas ao fungicida trifloxistrobina + protioconazol, com potencial de causar fitotoxidade, estando este associado ou não ao mancozebe. Aumento na atividade de enzimas antioxidantes, redução no conteúdo de pigmentos e danos celulares evidenciadas pela maior peroxidação de lipídios foram verificadas em plantas expostas ao fungicida sistêmico. Tais danos foram atenuados quando o fungicida sistêmico foi associado ao mancozebe. Nesse mesmo sentido, parâmetros de fotossíntese e fluorescência da clorofila a foram analisados em plantas expostas a mancozebe e trifloxistrobina + protioconazol, sendo este o terceiro estudo aqui apresentado. Decréscimo na eficiência fotossintética foi verificado em plantas tratadas com o fungicida sistêmico caracterizando um efeito fitotóxico significativo. Os parâmetros avaliados elucidam um efeito benéfico de mancozebe reduzindo os danos causados pelo fungicida sistêmico. Um quarto e último estudo visou avaliar alterações no estado nutricional de folhas de soja expostas a mancozebe. Concentração de macro e micronutrientes foram determinadas aos 4 e 8 dias após exposição. Alterações significativas na concentração de S, Mn e Zn foram observadas. Tais alterações foram relacionadas a incrementos na coloração verde da cultura após exposição à mancozebe. Os dados trazem informações novas em relação ao recente uso da molécula mancozebe em soja. A contribuição é original e apresenta dados que podem contribuir na definição de estratégias no manejo anti-resistência e aumento da vida efetiva dos fungicidas sistêmicos sítio-específico comumente utilizados em soja. Além disso, os resultados apresentam uma série de respostas fisiológicas importantes de mancozebe sobre as plantas que podem agregar em termos de desenvolvimento, vigor e produtividade.