O arroz (Oryza sativa L.) está entre as culturas mais importantes do mundo, tanto em valores de produção quanto em contribuição para a alimentação humana. A mancha parda, causada pelo fungo Bipolaris oryzae, destaca-se entre as principais doenças que afetam o arroz por reduzir a produtividade das lavouras e a qualidade dos grãos colhidos, colocando em risco a segurança alimentar de mais da metade da população mundial. O biocontrole de doenças como a mancha parda apresenta-se como uma alternativa mais sustentável em comparação ao controle químico que, por sua vez, apresenta elevados custos financeiro e ambiental. Os objetivos desse trabalho foram isolar micro-organismos antagonistas de solo com potencial de utilização no biocontrole da mancha parda, elucidar alguns dos mecanismos de ação ocorrentes no antagonismo entre os micro-organismos isolados e B. oryzae, avaliar os efeitos dos filtrados de cultivos dos micro-organismos isolados sobre o desenvolvimento do fitopatógeno e avaliar a eficácia dos micro-organismos isolados no controle da mancha parda em folhas de arroz. Dois micro-organismos antagonistas foram selecionados pela capacidade de produzirem metabólitos que inibem o crescimento de outros micro-organismos. Os antagonistas foram identificados como Paecilomyces lilacinus e Bacillus amyloliquefaciens ou B. methylotrophicus (o fragmento sequenciado de gDNA apresentou nível idêntico de similaridade para ambas as espécies), micro-organismos já utilizados na formulação de produtos biológicos para o controle de doenças de plantas. Bacillus spp. e P. lilacinus inibiram o crescimento micelial de B. oryzae em 52,5% e 37,3%, respectivamente, em ensaio de pareamento de culturas. Ambos os micro-organismos isolados foram capazes de inibir, também, o crescimento de outros importantes fitopatógenos como Magnaporthe oryzae, Sclerotinia sclerotiorum e Phytophthora infestans. Além dos metabólitos dissolvidos no meio de cultivo, foi verificada a produção de compostos orgânicos voláteis (COVs) pelos antagonistas. Bacillus spp. e P. lilacinus produziram COVs que reduziram o crescimento de B. oryzae em 19,3% e 20,6% respectivamente. Os filtrados de cultivo de Bacillus spp. e P. lilacinus apresentaram efeito fungistático sobre o desenvolvimento de B. oryzae. O filtrado da bactéria inibiu o crecimento, a esporulação e a germinação daquele patógeno em 74,7%, 94,2% e 100% respectivamente. O filtrado do fungo, por sua vez, foi capaz apenas de reduzir o crecimento micelial do patógeno (39,4%). Os metabólitos produzidos por Bacillus spp. demonstraram ser foto e termoestáveis; enquanto que os produzidos por P. lilacinus perderam sua atividade inibitória na presença de luz ultravioleta de comprimento longo. O biocontrole da mancha parda foi avaliado em segmentos de folhas de arroz tratadas, separadamente, com suspensão de células e esporos de Bacillus spp. e P. lilacinus respectivamente, e em seguida inoculadas com esporos de B. oryzae. Não houve redução da incidência e da severidade da doença através do tratamento de segmentos de folhas de arroz com suspensões de células e esporos dos antagonistas. No presente estudo, os micro-organismos antagonistas isolados de solo foram capazes de inibir in vitro o crescimento de B. oryzae e outros 3 fitopatógenos; porém, nas condições experimentais avaliadas, não foram eficazes no controle in vivo da mancha parda. / Rice (Oryza sativa L.) is one of the most important crops in the world in terms of total production and contribution to human diet. Brown spot of rice, caused by the fungus Bipolaris oryzae, is among the diseases that most affect this crop, reducing both yield and grain quality, and threatening food security for millions of people across the world. Biological control is considered a more sustainable approach to control plant diseases since pesticides application presents higher economical and environmental costs. The objectives of this study were: isolating antagonistic microorganisms from soil which show potential for use in the biocontrol of brown spot; elucidating some of the antagonistic mechanisms of the interaction among the plant pathogen and the isolated microorganisms; assessing the effect of cell-free culture filtrates from the antagonists on the development of B. oryzae; and evaluating the efficacy of the antagonistic microorganisms on the biocontrol of brown spot in rice leaves. Two microorganisms were selected because of the production of metabolites wich showed inhibitory effects on other microorganisms. The selected antagonists were identified as Bacillus amyloliquefaciens or B. methylotrophicus (gDNA sequenced fragments presented high similarity to both species), and Paecilomyces lilacinus, which are already used as commercial biocontrol products. Bacillus spp. and P. lilacinus inhibited mycelial growth of B. oryzae in 52.5 and 37.3%, respectively, in dual plate assays. Both microorganisms also inhibited mycelial growth of other important plant pathogens such as Magnaporthe oryzae, Phytophthora infestans and Sclerotinia sclerotiorum. Besides the production of metabolites dissoveld in the culture medium, the antagonism among B. oryzae and the isolated microorganisms also involves volatile organic compounds (VOCs). Bacillus spp. and P. lilacinus produced VOCs which reduced mycelial growth of that pathogen in 19.3 and 20.6% respectively. The cell-free culture filtrate from both antagonists showed fungistatic effetcs on the development of B. oryzae. The filtrate obtained from Bacillus spp. inhibited mycelial growth (74.7%), spore formation (94.2%) and germination (100%) of the plant pathogen. On the other hand, the antagonistic fungus filtrate was only effective on the reduction of the mycelial growth of B. oryzae (39.4%). While the metabolites produced by Bacillus spp. remained stable after heat and light treatments, the ones produced by P. lilacinus lost their inhibitory activity under near-ultraviolet light exposure. Brown spot biocontrol was assessed in detached rice 5-cm leaf segments treated, simultaneously, with a spore suspension of B. oryzae and cell suspension of Bacillus spp. or spore suspension of P. lilacinus. No reduction in disease incidence and severity was observed in leaves treated with the antagonists in comparison to control (water). In the present study, the antagonistic microorganisms isolated from soil inhibited in vitro the mycelial growth of B. oryzae and other three plant pathogens; however, they were not able to control brown spot in rice leaves in the experimental conditions used.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-15052018-150256 |
| Date | 19 February 2018 |
| Creators | Dayson Fernando Ribeiro Brandão |
| Contributors | Sergio Florentino Pascholati, Wagner Bettiol, Nelson Sidnei Massola Júnior, Dalilla Carvalho Rezende |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Agronomia (Fitopatologia), USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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