🦠🌱 BACILLUS: NÃO É TUDO A MESMA COISA!

 

Você olha para um produto biológico e vê Bacillus no rótulo. Mas será que todos os Bacillus fazem a mesma coisa?

Definitivamente, não.

Espécies diferentes — e, principalmente, cepas diferentes dentro da mesma espécie — podem apresentar mecanismos de ação, espectro de atividade, capacidade de colonização, produção de metabólitos e respostas às condições ambientais completamente distintos.

🔬 Bacillus velezensis

🌱 B. subtilis

🧬 B. amyloliquefaciens

🪱 B. firmus

🐛 B. thuringiensis

🌿 B. licheniformis

🦠 B. pumilus

⚗️ B. megaterium

Eles podem estar relacionados a biocontrole, promoção de crescimento, indução de resistência, manejo de nematoides, controle de insetos ou mobilização de nutrientes — mas isso não significa que qualquer cepa possa desempenhar todas essas funções.

E existe um detalhe que muita gente esquece:

Na microbiologia agrícola, o nome da espécie é apenas o começo da história. A cepa, a concentração, a formulação, o alvo, a dose, o momento de aplicação e a compatibilidade podem determinar o resultado no campo.

Por isso, não escolha um Bacillus apenas pelo nome no rótulo.

E atenção: produto biológico registrado não é sinônimo de “qualquer bactéria daquela espécie”. A indicação de uso depende do produto e de seu registro específico.

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Patologia de sementes de feijão: diversidade de microrganismos, qualidade sanitária e fisiológica e aplicações da análise multivariada

Introdução

A semente de feijão-comum (Phaseolus vulgaris L.) constitui simultaneamente uma unidade de propagação, um reservatório de nutrientes e um possível veículo de disseminação de microrganismos associados à cultura. Por essa razão, a avaliação da qualidade das sementes não deve ser restrita ao teste de germinação, mas deve integrar atributos fisiológicos e sanitários. Fungos associados às sementes podem permanecer na superfície, no tegumento ou internamente nos tecidos, podendo atuar como contaminantes, colonizadores, endófitos ou patógenos capazes de comprometer a germinação, a emergência e o estabelecimento inicial das plantas (SILVA et al., 2008; MARCENARO; VALKONEN, 2016; BATTILANI et al., 2023).

A patologia de sementes, portanto, ocupa uma posição estratégica na Fitopatologia porque estabelece uma conexão entre sanidade do lote, qualidade fisiológica, transmissão de patógenos e estabelecimento da cultura. Em feijão, essa relação é particularmente importante porque diferentes organismos podem estar associados às sementes sem necessariamente produzir sintomas visíveis no lote, enquanto a presença de determinados patógenos pode resultar em podridões, redução da germinação, tombamento, lesões em plântulas e introdução de doenças em novas áreas (BATTILANI et al., 2023; MARCENARO; VALKONEN, 2016).

A semente como unidade sanitária e fisiológica

A qualidade de um lote de sementes pode ser compreendida por diferentes componentes, entre os quais se destacam a qualidade física, fisiológica, genética e sanitária. Na perspectiva fisiológica, germinação e vigor estão relacionados à capacidade da semente de produzir plântulas normais e estabelecer uma população adequada sob determinadas condições ambientais. O vigor apresenta caráter mais abrangente que a germinação, pois permite detectar diferenças no potencial de desempenho entre lotes que podem apresentar porcentagens semelhantes de germinação em condições favoráveis (MARCOS FILHO, 2015).

No feijão, a qualidade fisiológica pode variar entre cultivares e linhagens. Silva et al. (2008), avaliando sementes de feijão provenientes de Goiás, encontraram diferenças entre cultivares nos testes de germinação e vigor, demonstrando que determinados materiais apresentavam melhor desempenho fisiológico enquanto outros apresentavam maior proporção de sementes mortas e menor desempenho de plântulas normais. Esses resultados reforçam que a avaliação da qualidade fisiológica deve ser realizada em conjunto com a caracterização do material genético e das condições de produção e armazenamento (SILVA et al., 2008).

Diversidade de fungos associados às sementes de feijão

A diversidade de fungos associada às sementes de P. vulgaris é considerável e varia de acordo com cultivar, região de produção, condições ambientais, práticas agrícolas, colheita, secagem e armazenamento. Em sementes de feijão provenientes de Goiás, Silva et al. (2008) detectaram Fusarium sp., Aspergillus spp., Penicillium spp., Phoma sp., Rhizopus sp. e Botrytis sp. por meio de testes de sanidade, demonstrando a coexistência de diferentes grupos ecológicos de fungos em um mesmo sistema de produção de sementes (SILVA et al., 2008).

Estudos realizados em outras regiões também demonstram ampla diversidade. Em sementes de feijão avaliadas na Croácia, foram encontrados Cladosporium spp., Alternaria spp., Aspergillus spp., Rhizopus spp., Penicillium spp., Fusarium spp., Botrytis spp., Trichothecium spp. e Chaetomium spp., evidenciando que a comunidade fúngica associada às sementes pode incluir tanto organismos relacionados ao campo quanto fungos favorecidos durante armazenamento (DOMIJAN et al., 2005).

A diversidade observada em sementes não deve, entretanto, ser interpretada como sinônimo de diversidade de patógenos. A comunidade fúngica pode conter patógenos, fungos sapróbios, contaminantes, fungos de armazenamento e endófitos, e a simples detecção de um gênero não demonstra necessariamente que ele seja responsável pela redução da qualidade fisiológica ou pela doença observada (PARSA et al., 2016; MARCENARO; VALKONEN, 2016).

Patógenos transmitidos por sementes

Entre os fungos fitopatogênicos associados ao feijão, Colletotrichum lindemuthianum, agente da antracnose, possui particular importância por sua associação com sementes e capacidade de introdução e disseminação do patógeno por meio do material propagativo. Revisões sobre patógenos transmitidos por sementes de leguminosas incluem C. lindemuthianum entre os principais fungos associados às sementes de P. vulgaris, ressaltando a importância da sanidade das sementes na epidemiologia da doença (BATTILANI et al., 2023).

A diversidade de fungos potencialmente patogênicos pode ser ainda maior quando são empregados métodos de isolamento associados à identificação molecular e testes de patogenicidade. Marcenaro e Valkonen (2016), avaliando sementes do cultivar ‘INTA Rojo’ na Nicarágua, obtiveram 133 isolados fúngicos e verificaram que 87 apresentaram capacidade de causar sintomas em plântulas de Phaseolus lunatus. Os isolados patogênicos pertenciam a oito gêneros e incluíam Fusarium, Lasiodiplodia, Macrophomina, Penicillium, Corynespora, Colletotrichum, Aspergillus e Diaporthe, demonstrando que a diversidade de fungos associados às sementes pode ser muito maior do que aquela revelada por avaliações exclusivamente morfológicas ou por uma lista pré-estabelecida de patógenos (MARCENARO; VALKONEN, 2016).

Esse trabalho também apresenta uma questão metodológica fundamental: detectar um fungo na semente e demonstrar que ele é patogênico são etapas diferentes. No estudo de Marcenaro e Valkonen (2016), os isolados foram submetidos a inoculação em plantas e avaliados quanto à capacidade de produzir sintomas, permitindo separar a simples associação do fungo à semente da evidência de patogenicidade. Essa abordagem é particularmente importante para interpretar corretamente resultados de testes de sanidade (MARCENARO; VALKONEN, 2016).

Fungos de campo e fungos de armazenamento

A origem ecológica do microrganismo associado à semente é uma dimensão importante da patologia de sementes. Alguns fungos estão predominantemente relacionados às condições de produção e infecção no campo, enquanto outros são favorecidos por condições inadequadas de secagem e armazenamento. Aspergillus spp. e Penicillium spp., por exemplo, são frequentemente associados à deterioração durante armazenamento, enquanto determinados patógenos de plantas podem ser transportados pelas sementes provenientes do campo (FRANCISCO; USBERTI, 2008; SILVA et al., 2008).

A relação entre armazenamento e sanidade foi demonstrada experimentalmente por Francisco e Usberti (2008), que avaliaram sementes de feijão armazenadas em diferentes teores de água e temperaturas. Os autores verificaram que as condições de armazenamento influenciaram a incidência de fungos e a qualidade das sementes, mostrando que teor de água e temperatura constituem fatores determinantes para a dinâmica da microbiota associada ao armazenamento (FRANCISCO; USBERTI, 2008).

Essa relação é importante porque a deterioração fisiológica da semente e a colonização fúngica podem ocorrer simultaneamente. Entretanto, associação estatística não significa necessariamente causalidade direta. A redução do vigor pode favorecer determinados fungos, enquanto a atividade metabólica de determinados fungos também pode contribuir para deterioração, dependendo do organismo, da carga de inóculo, do tecido colonizado e das condições ambientais (FRANCISCO; USBERTI, 2008; SILVA; SILVA, 2000).

Sanidade e fisiologia: duas dimensões que precisam ser interpretadas conjuntamente

A qualidade sanitária e a qualidade fisiológica não são variáveis independentes. Fungos associados às sementes podem alterar a germinação e o vigor, mas a magnitude desse efeito depende da espécie, da intensidade da associação, da localização do fungo no tecido, do estado fisiológico da semente e das condições de incubação ou germinação. Silva e Silva (2000), estudando sementes de feijão submetidas ao envelhecimento artificial, observaram que a presença de fungos, especialmente Aspergillus spp., poderia interferir negativamente no comportamento das sementes e na interpretação dos resultados de vigor (SILVA; SILVA, 2000).

A interação entre sanidade e fisiologia também aparece em avaliações realizadas com cultivares de feijão. Silva et al. (2008) encontraram diferenças simultâneas em germinação, vigor e incidência de fungos entre cultivares, demonstrando que a caracterização de um lote deve considerar o conjunto das variáveis e não apenas uma porcentagem de germinação ou a incidência isolada de determinado fungo (SILVA et al., 2008).

O conceito de vigor é fundamental

O teste de germinação fornece uma medida importante do potencial fisiológico, mas pode não detectar diferenças de desempenho entre lotes que apresentam germinação semelhante em condições favoráveis. O vigor procura justamente discriminar essas diferenças, permitindo avaliar características relacionadas à velocidade e uniformidade da germinação, emergência, tolerância a condições de estresse e capacidade de estabelecimento das plântulas (MARCOS FILHO, 2015).

Entre os testes utilizados na avaliação fisiológica de sementes de feijão encontram-se primeira contagem de germinação, germinação padrão, teste de tetrazólio, condutividade elétrica, envelhecimento acelerado, emergência em campo e características de crescimento de plântulas. Silva et al. (2023), trabalhando com 20 linhagens de feijão, demonstraram variabilidade genética para a qualidade fisiológica e identificaram, por análise de componentes principais, grupos de linhagens associados a diferentes padrões de vigor (SILVA et al., 2023).

Diversidade fúngica: da identificação morfológica à identificação molecular

A identificação dos fungos associados às sementes também está passando por uma transformação metodológica. Características morfológicas continuam sendo importantes, mas podem não ser suficientes para distinguir espécies próximas. Marcenaro e Valkonen (2016), por exemplo, combinaram características morfológicas e crescimento em meio de cultura com sequenciamento da região ITS para caracterizar fungos patogênicos isolados de sementes de feijão, demonstrando a utilidade da identificação molecular na caracterização da diversidade (MARCENARO; VALKONEN, 2016).

Essa abordagem é especialmente importante para gêneros que apresentam complexos de espécies, como Fusarium, Colletotrichum e Diaporthe. Nesses grupos, a identificação até espécie pode exigir marcadores adicionais e análise filogenética, pois a similaridade morfológica e mesmo a sequência ITS podem não fornecer resolução suficiente para todos os táxons. Portanto, a patologia de sementes moderna tende a integrar isolamento, morfologia, identificação molecular e filogenia quando a resolução específica é necessária (MARCENARO; VALKONEN, 2016).

A semente como habitat microbiano

Uma perspectiva mais recente amplia ainda mais o conceito de patologia de sementes. A semente não deve ser considerada apenas como um substrato passivo colonizado por patógenos; ela abriga uma comunidade microbiana que pode incluir fungos potencialmente patogênicos, endófitos e outros microrganismos associados à superfície ou ao interior dos tecidos. Parsa et al. (2016), avaliando 582 sementes germinadas pertencentes a 11 cultivares colombianas, obtiveram 394 isolados endofíticos pertencentes a 42 táxons, demonstrando a elevada diversidade de fungos associados às sementes de feijão (PARSA et al., 2016).

Nesse estudo, Aureobasidium pullulans foi o endófito predominante, enquanto Fusarium oxysporum, Xylaria sp. e Cladosporium cladosporioides também foram detectados. A colonização variou entre cultivares e entre partes das plântulas, demonstrando que o microbioma associado às sementes pode apresentar forte componente dependente do genótipo e da região da planta colonizada (PARSA et al., 2016).

A espermosfera: uma nova fronteira para a patologia de sementes

A germinação modifica profundamente o ambiente imediatamente ao redor da semente. Durante a embebição e a germinação, a semente libera compostos orgânicos e inorgânicos que formam a chamada espermosfera, uma região caracterizada por intensa interação entre exsudatos da semente e microrganismos. Esse ambiente pode influenciar a composição da comunidade microbiana e, consequentemente, as primeiras interações entre a semente e o ambiente (SACCARAM et al., 2025).

Um estudo publicado em 2025 em mSystems representa um avanço importante nesse campo ao integrar metabolômica e microbioma da espermosfera de sementes de oito genótipos de feijão produzidos em duas regiões. Os autores detectaram 2.467 características metabólicas e identificaram 19 famílias bacterianas e 23 famílias fúngicas. A composição química da espermosfera foi predominantemente influenciada pelo genótipo, enquanto as comunidades microbianas foram influenciadas pelo genótipo e pelo local de produção (SACCARAM et al., 2025).

A caracterização fúngica realizada nesse estudo mostrou predominância de Ascomycota e Basidiomycota, com destaque para Pleosporaceae. Alternaria e Stemphylium foram os gêneros fúngicos mais abundantes, enquanto espécies como Stemphylium herbarum, Botrytis fabae, Alternaria infectoria e Cladosporium delicatulum estavam entre os táxons detectados em elevada frequência. Esses resultados mostram que a diversidade microbiana da semente pode ser muito mais ampla do que aquela revelada por testes convencionais destinados exclusivamente à detecção de patógenos (SACCARAM et al., 2025).

O trabalho de Saccaram et al. (2025) é particularmente relevante porque demonstra que genótipo e ambiente podem atuar simultaneamente sobre a comunidade microbiana associada à semente. A análise mostrou que a localização de produção explicava parcela importante da variação da comunidade fúngica, enquanto o genótipo apresentava forte influência sobre a composição metabólica da espermosfera. Isso sugere que a qualidade sanitária das sementes pode ser interpretada dentro de um contexto ecológico mais amplo, no qual genótipo, ambiente e microbiota estão interligados (SACCARAM et al., 2025).

Abordagem multivariada na patologia de sementes

A complexidade da relação entre fungos, germinação, vigor, genótipo, ambiente e armazenamento torna a análise multivariada particularmente útil. Quando um experimento apresenta simultaneamente incidência de vários fungos, germinação, primeira contagem, comprimento de plântulas, condutividade elétrica, envelhecimento acelerado, emergência e outras variáveis, analisar cada característica isoladamente pode dificultar a compreensão das relações existentes. A análise multivariada permite considerar as variáveis conjuntamente e identificar padrões de associação entre amostras e características (SILVA et al., 2023).

A análise de componentes principais (PCA) é particularmente útil porque transforma um conjunto de variáveis correlacionadas em componentes ortogonais que representam proporções decrescentes da variância total. Em estudos de sementes, isso permite visualizar amostras ou genótipos em um espaço multivariado e identificar quais variáveis apresentam maior contribuição para a separação dos grupos (SILVA et al., 2023).

Em feijão, Silva et al. (2023) avaliaram massa de mil sementes, primeira contagem, germinação, tetrazólio, condutividade elétrica, envelhecimento acelerado, emergência em campo e desempenho de plântulas em 20 linhagens. A PCA permitiu identificar grupos de linhagens com diferentes padrões de desempenho fisiológico e indicou primeira contagem, germinação, comprimento de plântulas em campo, envelhecimento acelerado e índice de velocidade de emergência como variáveis importantes para caracterizar o potencial fisiológico das linhagens (SILVA et al., 2023).

PCA aplicada simultaneamente à sanidade e à fisiologia

A abordagem multivariada torna-se ainda mais interessante quando as variáveis sanitárias e fisiológicas são analisadas conjuntamente. Em vez de perguntar apenas se “a incidência de Fusarium aumentou ou diminuiu”, pode-se investigar se a incidência desse fungo está associada a menor germinação, maior número de sementes mortas, menor comprimento de plântulas ou maior condutividade elétrica. A PCA pode revelar essas associações como vetores orientados no mesmo ou em sentidos opostos, embora a interpretação de correlação não deva ser confundida com demonstração de causalidade (SILVA et al., 2023).

Um exemplo diretamente relacionado à patologia de sementes de feijão foi apresentado por Carvalho et al. (2014), que avaliaram cinco isolados de Trichoderma harzianum contra Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli e posteriormente utilizaram os antagonistas no tratamento de sementes. A análise de componentes principais foi utilizada para integrar variáveis relacionadas ao antagonismo, metabólitos voláteis, incidência do patógeno e germinação. O isolado CEN287 destacou-se no agrupamento relacionado ao aumento da germinação de sementes infectadas, enquanto os isolados CEN287 e CEN316 reduziram a incidência do patógeno e aumentaram a germinação (CARVALHO et al., 2014).

Esse exemplo é particularmente importante porque mostra que a PCA pode funcionar como uma ferramenta de integração de mecanismos e respostas, e não apenas como uma representação gráfica de grupos. Quando diferentes variáveis de sanidade e fisiologia são analisadas simultaneamente, torna-se possível identificar quais atributos estão associados aos tratamentos ou isolados de maior interesse, orientando a seleção de candidatos para experimentos subsequentes (CARVALHO et al., 2014).

Quais análises multivariadas podem ser utilizadas?

Método	Aplicação na patologia de sementes	Exemplo de pergunta
PCA	Redução de dimensionalidade e visualização	Quais variáveis explicam a maior parte da variação entre lotes?
Análise de agrupamento	Formação de grupos de lotes ou genótipos	Quais lotes apresentam padrões sanitários/fisiológicos semelhantes?
Heatmap + clustering	Visualização simultânea de fungos e atributos fisiológicos	Quais fungos apresentam padrões semelhantes de ocorrência?
CCA/RDA	Relação entre comunidade fúngica e variáveis ambientais	Quanto do microbioma é explicado por umidade, genótipo ou local?
PERMANOVA	Teste de diferenças na composição multivariada	Genótipo, local ou armazenamento alteram a comunidade?
PCoA	Ordenação de matrizes de distância	Como os lotes se distribuem em função da composição microbiana?
PLS-DA	Classificação supervisionada	É possível discriminar lotes por qualidade ou condição sanitária?
Redes de correlação	Relações entre microrganismos e metabólitos	Quais fungos estão associados a determinados metabólitos?

A escolha do método deve estar relacionada à natureza da pergunta e dos dados. PCA é apropriada para explorar padrões de variáveis quantitativas correlacionadas; PCoA e PERMANOVA são especialmente úteis para matrizes de comunidade microbiana; e análises de correlação ou redes podem ser utilizadas quando o objetivo é investigar associações entre microrganismos, metabólitos e atributos fisiológicos. O estudo de Saccaram et al. (2025), por exemplo, combinou PCA, PCoA, PERMANOVA, heatmaps e redes de correlação para integrar metabolômica e microbioma da espermosfera do feijão (SACCARAM et al., 2025).

Um desenho experimental integrado para patologia de sementes de feijão

Um experimento destinado a estudar a relação entre diversidade fúngica e qualidade de sementes poderia organizar as variáveis em quatro grandes blocos: genótipo, sanidade, fisiologia e ambiente. No bloco genético poderiam ser avaliados cultivares ou linhagens; no sanitário, incidência e riqueza de fungos; no fisiológico, germinação, primeira contagem, IVG, comprimento e massa de plântulas, condutividade elétrica e envelhecimento acelerado; e no ambiental, local de produção, safra, armazenamento, temperatura, umidade e teor de água das sementes (SILVA et al., 2023; FRANCISCO; USBERTI, 2008).

Um desenho desse tipo permitiria construir uma matriz na qual cada linha correspondesse a um lote ou amostra e cada coluna representasse uma variável. A matriz poderia conter, por exemplo, incidência de Fusarium, Colletotrichum, Aspergillus, Penicillium, Alternaria, Rhizopus e outros táxons, simultaneamente com germinação, vigor, condutividade elétrica, comprimento de plântula e emergência. A PCA poderia então indicar quais fungos e atributos fisiológicos mais contribuiriam para a diferenciação dos lotes (SILVA et al., 2008; SILVA et al., 2023).

Uma segunda abordagem poderia utilizar matrizes de abundância ou incidência dos fungos para avaliar a estrutura da comunidade. Nesse caso, métodos como PCoA, PERMANOVA e análise de diversidade poderiam determinar se genótipo, local de produção, safra ou armazenamento explicam diferenças na composição da micobiota. O estudo recente da espermosfera do feijão demonstra a utilidade dessa estratégia ao identificar efeitos distintos de genótipo e localização sobre as comunidades microbianas (SACCARAM et al., 2025).

Da análise de fungos isolados à abordagem de microbioma

A patologia de sementes está avançando de uma abordagem baseada exclusivamente em organismos cultiváveis para uma perspectiva de comunidade microbiana. Métodos dependentes de cultivo continuam sendo indispensáveis para obter isolados, realizar testes de patogenicidade e caracterizar candidatos a controle biológico, mas técnicas de metabarcoding permitem detectar uma parcela mais ampla da comunidade microbiana presente nas sementes e na espermosfera (PARSA et al., 2016; SACCARAM et al., 2025).

No estudo de Saccaram et al. (2025), o sequenciamento da região ITS foi utilizado para caracterizar a comunidade fúngica da espermosfera, enquanto dados de metabolômica por LC-MS/MS foram integrados às informações microbiológicas. A análise identificou 2.467 características metabólicas e 23 famílias fúngicas, permitindo construir redes de associação entre metabólitos e microrganismos. Essa abordagem representa uma mudança importante em relação ao simples levantamento de “fungos presentes” (SACCARAM et al., 2025).

Uma nova interpretação da sanidade de sementes

A sanidade de sementes pode, portanto, ser compreendida em diferentes níveis. No nível clássico, pergunta-se “qual patógeno está presente?”. Em uma abordagem ecológica, pergunta-se “qual é a composição da comunidade microbiana?”. Em uma abordagem funcional, busca-se compreender “quais microrganismos estão associados à perda ou manutenção da qualidade fisiológica?”. E, em uma abordagem multiômica, pode-se avançar para “quais metabólitos, microrganismos e características do genótipo estão associados à qualidade sanitária e fisiológica?” (PARSA et al., 2016; SACCARAM et al., 2025).

Essa mudança não significa abandonar o teste de sanidade convencional. O blotter test, isolamento em meio de cultura, identificação morfológica e testes específicos continuam sendo ferramentas fundamentais para diagnóstico e controle de qualidade. A evolução está na integração dessas metodologias com identificação molecular, análises quantitativas e estatística multivariada, permitindo interpretar a sanidade da semente como um fenômeno complexo e não apenas como uma lista de fungos detectados (SILVA et al., 2008; MARCENARO; VALKONEN, 2016).

Perspectivas para a pesquisa em patologia de sementes de feijão

Uma perspectiva particularmente promissora é integrar patologia de sementes, fisiologia e microbioma. A combinação de testes convencionais com metabarcoding, metabolômica e análises multivariadas pode permitir identificar não apenas os agentes potencialmente prejudiciais, mas também comunidades microbianas associadas à manutenção do vigor. O trabalho de Saccaram et al. (2025) demonstra que o genótipo do feijão influencia fortemente o ambiente químico da espermosfera e que esse ambiente está associado à estrutura das comunidades microbianas durante a germinação (SACCARAM et al., 2025).

Outra perspectiva está relacionada ao uso da análise multivariada para seleção de genótipos e lotes. Em vez de selecionar uma linhagem apenas pela maior germinação, pode-se considerar simultaneamente germinação, vigor, emergência, integridade de membranas, incidência de fungos e outros atributos. A PCA e outras técnicas de agrupamento podem auxiliar na identificação de materiais que apresentem conjuntos favoráveis de características, desde que os resultados sejam posteriormente confirmados por análises estatísticas apropriadas e experimentos independentes (SILVA et al., 2023).

A abordagem multivariada também pode ser particularmente útil na avaliação de tratamentos de sementes com agentes biológicos. O trabalho de Carvalho et al. (2014) demonstra isso ao integrar antagonismo, metabólitos, incidência de F. oxysporum f. sp. phaseoli e germinação em uma análise de componentes principais. Esse tipo de estratégia pode ser expandido para comparar fungicidas, agentes de biocontrole, bioinsumos, tratamentos físicos e combinações de tratamentos, considerando simultaneamente eficácia sanitária e efeitos fisiológicos sobre as sementes (CARVALHO et al., 2014).

Modelo conceitual para um estudo integrado

Um estudo moderno sobre patologia de sementes de feijão poderia ser estruturado da seguinte maneira:

Genótipo → produção → colheita → beneficiamento → armazenamento → microbiota da semente → germinação → espermosfera → estabelecimento da plântula.

Em cada etapa poderiam ser avaliados indicadores sanitários e fisiológicos, permitindo construir uma rede de relações entre ambiente, comunidade microbiana e desempenho da semente. A utilização de PCA, PCoA, PERMANOVA, análise de agrupamento, correlações e, quando apropriado, redes de interação permitiria investigar essas relações de maneira integrada (SILVA et al., 2023; SACCARAM et al., 2025).

O resultado seria uma mudança de paradigma: em vez de avaliar a semente apenas como “germinável ou não germinável” ou “infectada ou não infectada”, seria possível caracterizá-la como um sistema biológico no qual genótipo, estado fisiológico, comunidade microbiana, ambiente de produção e condições de armazenamento interagem para determinar o desempenho inicial da cultura. Essa perspectiva é consistente com a evolução recente da pesquisa em fisiologia, microbiologia e patologia de sementes (MARCOS FILHO, 2015; PARSA et al., 2016; SACCARAM et al., 2025).

Conclusão

A patologia de sementes de feijão está deixando de ser uma área restrita à detecção de fungos associados às sementes e avançando para uma abordagem integrada de diversidade microbiana, sanidade, fisiologia e ecologia da semente. Os estudos realizados com P. vulgaris demonstram a ocorrência de uma comunidade fúngica diversificada, incluindo patógenos, fungos de armazenamento e endófitos, cuja composição pode variar de acordo com genótipo, ambiente e condições de armazenamento (SILVA et al., 2008; PARSA et al., 2016; SACCARAM et al., 2025).

A análise multivariada oferece uma ferramenta particularmente importante para integrar essa complexidade. PCA, agrupamento, PCoA, PERMANOVA e redes de correlação permitem ultrapassar a interpretação isolada de cada variável e investigar padrões conjuntos entre fungos, qualidade fisiológica, genótipo e ambiente. Em feijão, trabalhos recentes já demonstraram a eficiência da PCA na caracterização da variabilidade fisiológica e na integração de respostas associadas ao tratamento de sementes (SILVA et al., 2023; CARVALHO et al., 2014).

O próximo avanço consiste na integração entre patologia de sementes convencional, identificação molecular, microbioma, metabolômica e estatística multivariada. O estudo da espermosfera do feijão publicado em 2025 demonstra concretamente essa possibilidade, mostrando que a composição química da semente e a estrutura da comunidade microbiana podem ser estudadas simultaneamente para compreender os fatores que influenciam a saúde e o vigor das sementes (SACCARAM et al., 2025).

Assim, uma perspectiva contemporânea para a pesquisa pode ser sintetizada pela sequência “identificar → quantificar → relacionar → explicar → predizer”. Identificar os microrganismos presentes, quantificar sua incidência e os atributos fisiológicos, relacionar essas variáveis por métodos multivariados, explicar as associações por experimentos de patogenicidade ou interação e, finalmente, utilizar os padrões encontrados para predizer quais genótipos, lotes ou tratamentos apresentam maior potencial de qualidade sanitária e fisiológica. Essa integração pode tornar a patologia de sementes uma ferramenta ainda mais estratégica para o diagnóstico, o melhoramento genético, a tecnologia de sementes e o desenvolvimento de tratamentos biológicos (MARCENARO; VALKONEN, 2016; SILVA et al., 2023; SACCARAM et al., 2025).

Referências

BATTILANI, P. et al. Leguminous seedborne pathogens: seed health and sustainable crop management. Plants, Basel, v. 12, n. 10, p. 2040, 2023. DOI: 10.3390/plants12102040.

CARVALHO, D. D. C.; LOBO JUNIOR, M.; MARTINS, I.; INGLIS, P. W.; MELLO, S. C. M. Biological control of Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli by Trichoderma harzianum and its use for common bean seed treatment. Tropical Plant Pathology, Brasília, v. 39, n. 5, p. 384–391, 2014. DOI: 10.1590/S1982-56762014000500005.

DOMIJAN, A.-M.; PERAICA, M.; ZLENDER, V.; CVJETKOVIĆ, B.; JURJEVIĆ, Ž.; TOPOLOVEC-PINTARIĆ, S.; IVIĆ, D. Seed-borne fungi and ochratoxin A contamination of dry beans (Phaseolus vulgaris L.) in the Republic of Croatia. Food and Chemical Toxicology, Oxford, v. 43, n. 3, p. 427–432, 2005. DOI: 10.1016/j.fct.2004.12.002.

FRANCISCO, F. G.; USBERTI, R. Sanidade de sementes de feijão armazenadas a umidade e temperatura constantes. Scientia Agricola, Piracicaba, v. 65, n. 6, 2008. DOI: 10.1590/S0103-90162008000600007.

MARCENARO, D.; VALKONEN, J. P. T. Seedborne pathogenic fungi in common bean (Phaseolus vulgaris cv. INTA Rojo) in Nicaragua. PLoS ONE, San Francisco, v. 11, n. 12, e0168662, 2016. DOI: 10.1371/journal.pone.0168662.

MARCOS FILHO, J. Seed vigor testing: an overview of the past, present and future perspective. Scientia Agricola, Piracicaba, v. 72, n. 4, p. 363–374, 2015. DOI: 10.1590/0103-9016-2015-0007.

PARSA, S.; GARCÍA-LEMOS, A. M.; CASTILLO, K.; ORTIZ, V.; BECERRA LÓPEZ-LAVALLE, L. A.; BRAUN, J.; VEGA, F. E. Fungal endophytes in germinated seeds of the common bean, Phaseolus vulgaris. Fungal Biology, Amsterdam, v. 120, n. 5, p. 783–790, 2016. DOI: 10.1016/j.funbio.2016.01.017.

SACCARAM, C. et al. Elucidating the interplay between metabolites and microorganisms in the spermosphere of common bean (Phaseolus vulgaris L.) seeds. mSystems, Washington, DC, 31 jul. 2025. DOI: 10.1128/msystems.00707-25.

SILVA, G. C.; GOMES, D. P.; KRONKA, A. Z.; MORAES, M. H. Qualidade fisiológica e sanitária de sementes de feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) provenientes do estado de Goiás. Semina: Ciências Agrárias, Londrina, v. 29, n. 1, p. 29–34, 2008. DOI: 10.5433/1679-0359.2008v29n1p29.

SILVA, M. A. D.; SILVA, W. R. Behavior of fungi and of bean seeds during the artificial aging test. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 35, n. 3, p. 599–608, 2000. DOI: 10.1590/S1678-3921.pab2000.v35.5826.

SILVA, P. C. da; LIMA, N. D.; MASETTO, T. E. Multivariate analysis applied to the evaluation of genetic variability for the physiological quality trait of common bean seeds. Journal of Seed Science, Londrina, v. 45, e202268805, 2023. DOI: 10.1590/2317-1545v45268805.

O que explica a agressividade de Phomopsis phaseoli em diferentes regiões de Goiás?

 

Uma mesma doença pode apresentar intensidades muito diferentes entre isolados. Foi justamente essa variabilidade que o trabalho “Análise de componentes principais e cluster da agressividade de isolados de Phomopsis phaseoli f.sp. meridionalis oriundo de soja e sua relação com a origem geográfica”, apresentado no X Congresso Brasileiro de Soja – MERCOSOJA 2025, investigou.

Foram avaliados 27 isolados provenientes de diferentes regiões de Goiás, incluindo Orizona, Urutaí, Pires do Rio, Piracanjuba, Silvânia e Vianópolis.

E os resultados chamam atenção:

🔬 Ampla variabilidade de agressividade entre os isolados, com valores de AACPI variando de 0 a 2.125.

📊 A Análise de Componentes Principais (ACP) permitiu separar os isolados em três grupos distintos, evidenciando diferenças no comportamento dos materiais avaliados.

📍 Os isolados considerados mais agressivos foram IF 347, IF 350, IF 355, IF 365, IF 419, IF 457, IF 458 e IF 466, provenientes de Silvânia, Orizona, Piracanjuba e Vianópolis (GO).

🌱 O estudo evidencia uma relação entre patogenicidade e origem geográfica, mostrando que a diversidade dos isolados deve ser considerada nos estudos epidemiológicos e na avaliação da agressividade do patógeno.

A grande lição para a Fitopatologia é clara: não existe necessariamente um comportamento único para todos os isolados de um mesmo patógeno. Conhecer essa variabilidade é fundamental para compreender a dinâmica das doenças e aprimorar estratégias de manejo na cultura da soja.

📚 Fonte: Cossio, L. X. F.; Dourado, C. G. X.; Raimundi, M. K.; Paz-Lima, M. L. Análise de componentes principais e cluster da agressividade de isolados de Phomopsis phaseoli f.sp. meridionalis oriundo de soja e sua relação com a origem geográfica. X Congresso Brasileiro de Soja – MERCOSOJA 2025, Campinas, SP, 21–24 de julho de 2025.

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Rotação de culturas como estratégia de manejo de nematoides fitoparasitas: fundamentos e aplicação prática

 

Introdução

O manejo de nematoides fitoparasitas em sistemas agrícolas brasileiros de produção de grãos constitui um dos maiores desafios fitossanitários enfrentados pela cadeia produtiva de soja, milho e algodão, sobretudo em razão da limitada disponibilidade de cultivares comerciais que reúnam, simultaneamente, resistência a múltiplas espécies de nematoides e características agronômicas desejáveis (LEANDRO; ASMUS, 2015). Diante dessa limitação, a rotação e a sucessão de culturas emergem como ferramentas centrais do manejo cultural desses patógenos, fundamentadas no princípio de que a alternância de espécies vegetais não hospedeiras ou más hospedeiras no sistema produtivo reduz progressivamente a densidade populacional do nematoide no solo, ao passo que o cultivo continuado de espécies suscetíveis mantém ou incrementa essa densidade ao longo do tempo (INOMOTO; ASMUS, 2009). O objetivo do presente texto é sistematizar, com base na literatura científica consolidada, o efeito diferencial de culturas de cobertura e de rotação sobre cinco dos principais gêneros de nematoides fitoparasitas de importância econômica no Brasil — Heterodera glycines, Meloidogyne javanica, Meloidogyne incognita, Rotylenchulus reniformis e Pratylenchus brachyurus —, evidenciando por que uma mesma cultura pode reduzir a população de um nematoide e, simultaneamente, favorecer a multiplicação de outro.

Desenvolvimento

Fundamentos do manejo cultural pela reação diferencial das culturas

O princípio biológico que sustenta a rotação de culturas como estratégia de manejo nematológico reside na especificidade parcial da relação hospedeiro-parasita: cada espécie ou gênero de nematoide fitoparasita apresenta capacidade de reprodução distinta conforme a espécie vegetal cultivada, de modo que uma mesma planta pode comportar-se como hospedeira eficiente para um nematoide e como não hospedeira, ou hospedeira pobre, para outro (INOMOTO; ASMUS, 2009). Em condições normais de cultivo, a presença de uma cultura suscetível permite que a densidade populacional do nematoide aumente ao longo do ciclo, havendo declínio parcial ao final da safra e durante a entressafra; entretanto, o plantio sequencial e continuado de culturas suscetíveis mantém a densidade populacional em trajetória ascendente, comprometendo cada vez mais a produtividade das culturas subsequentes (INOMOTO; ASMUS, 2009). É importante destacar, ainda, que plantas tolerantes podem não expressar sintomas visíveis de dano mesmo quando permitem ativamente a multiplicação do nematoide em suas raízes, circunstância que torna a caracterização experimental do status de hospedeira — e não apenas a observação de sintomas em campo — etapa indispensável para a correta indicação de culturas de rotação (INOMOTO; ASMUS, 2009).

Crotalárias como culturas supressoras de múltiplos gêneros de nematoides

Entre as espécies utilizadas como cultura de cobertura no manejo nematológico, as crotalárias (Crotalaria spp.) destacam-se por comportarem-se como más hospedeiras ou não hospedeiras para uma ampla gama de nematoides fitoparasitas de importância econômica, incluindo espécies do gênero Meloidogyne, Rotylenchulus reniformis e Heterodera glycines, ao mesmo tempo em que apresentam vantagens agronômicas adicionais como fixação biológica de nitrogênio, produção de biomassa para cobertura do solo e competitividade frente a plantas daninhas sem comportamento invasivo (WANG; SIPES; SCHMITT, 2002). Ensaios específicos demonstraram que Crotalaria juncea suprime de maneira consistente populações de Rotylenchulus reniformis, resultado atribuído tanto à sua condição de não hospedeira quanto à liberação de compostos com atividade nematicida durante a decomposição de sua biomassa incorporada ao solo (WANG; SIPES; SCHMITT, 2001). Deve-se ressaltar, contudo, que essa condição vantajosa das crotalárias não se estende de maneira uniforme a todos os gêneros de nematoides, uma vez que a maioria das espécies do gênero é suscetível a Pratylenchus spp., razão pela qual a espécie Crotalaria juncea figura, no conjunto de culturas avaliadas para manejo de Pratylenchus brachyurus, entre aquelas de reação variável ou mesmo favorável à multiplicação do nematoide, a depender da espécie de crotalária considerada (WANG; SIPES; SCHMITT, 2002).

Gramíneas forrageiras e a divergência de reação entre nematoides de galhas e nematoide das lesões

As poáceas forrageiras utilizadas em sistemas de integração lavoura-pecuária no Brasil, notadamente as braquiárias (Brachiaria spp., sin. Urochloa spp.) e o capim-colonião (Panicum maximum), constituem exemplo particularmente ilustrativo da necessidade de avaliação específica por gênero de nematoide antes da recomendação de uma cultura de cobertura, pois, embora sejam reconhecidamente não hospedeiras ou más hospedeiras dos nematoides das galhas Meloidogyne incognita e Meloidogyne javanica, o comportamento dessas mesmas gramíneas frente ao nematoide das lesões radiculares Pratylenchus brachyurus revelou-se distinto (INOMOTO; MACHADO; ANTEDOMÊNICO, 2007). Ensaios conduzidos em casa de vegetação demonstraram que todas as espécies e o híbrido de braquiária avaliados, à exceção de Brachiaria dictyoneura, comportaram-se como bons hospedeiros de Pratylenchus brachyurus, apresentando fatores de reprodução expressivamente superiores a um, o que contraindica seu uso como cultura de cobertura em áreas com histórico de infestação por esse nematoide especificamente, ainda que sejam adequadas para áreas problemáticas quanto aos nematoides das galhas (INOMOTO; MACHADO; ANTEDOMÊNICO, 2007). Esse resultado exemplifica de maneira direta por que uma mesma cultura forrageira pode ocupar, em uma matriz de recomendação de rotação, posições opostas conforme o gênero de nematoide considerado.

Rotação de culturas para manejo específico do nematoide reniforme

Para o manejo do nematoide reniforme, Rotylenchulus reniformis, cuja importância na cultura da soja tem crescido de maneira expressiva nas regiões produtoras do Centro-Sul de Mato Grosso do Sul e Sul de Mato Grosso, estudos de campo conduzidos em solo naturalmente infestado demonstraram que a rotação de verão com milho ou com Crotalaria ochroleuca, em substituição ao monocultivo contínuo de soja, promoveu redução consistente da densidade populacional do nematoide no solo, com reflexos positivos mensuráveis sobre a produtividade da soja cultivada na safra subsequente (LEANDRO; ASMUS, 2015). Por outro lado, o mesmo estudo verificou que o manejo de entressafra com Brachiaria ruziziensis como cultura de cobertura não exerceu efeito significativo sobre a população do nematoide reniforme em comparação ao pousio, evidenciando que, para essa espécie de nematoide específica, o efeito supressor concentra-se nas culturas de verão empregadas em rotação, e não necessariamente na cobertura de entressafra (LEANDRO; ASMUS, 2015).

Implicações práticas da variabilidade de reação entre culturas e nematoides

O conjunto de evidências reunidas evidencia que a escolha de culturas de rotação e de cobertura para manejo nematológico não pode ser feita de maneira genérica, tomando por base apenas o efeito de uma cultura sobre um único gênero de nematoide, sendo indispensável o diagnóstico prévio da comunidade de fitonematoides presente na área e a consulta a tabelas de reação diferencial construídas a partir de ensaios controlados de hospedabilidade (INOMOTO; ASMUS, 2009). Culturas como as crotalárias, amplamente reconhecidas por sua eficácia supressora sobre nematoides das galhas, cisto e reniforme, podem comportar-se de maneira variável ou mesmo desfavorável frente ao nematoide das lesões radiculares, ao passo que gramíneas forrageiras eficazes contra os nematoides das galhas revelam-se, em sua maioria, bons hospedeiros de Pratylenchus brachyurus, tornando a rotação de culturas uma decisão que exige equilíbrio entre os diferentes gêneros de nematoides presentes em cada área específica de produção (WANG; SIPES; SCHMITT, 2002; INOMOTO; MACHADO; ANTEDOMÊNICO, 2007).

Conclusão

A rotação e a sucessão de culturas configuram-se como estratégia central e cientificamente fundamentada do manejo integrado de nematoides fitoparasitas em sistemas de produção agrícola no Brasil, sustentada pelo princípio de que a especificidade da relação hospedeiro-parasita determina reações distintas de uma mesma espécie vegetal frente a diferentes gêneros de nematoides (INOMOTO; ASMUS, 2009). As crotalárias destacam-se como culturas de cobertura eficazes na supressão de Meloidogyne spp., Heterodera glycines e Rotylenchulus reniformis, ainda que apresentem suscetibilidade variável a Pratylenchus spp., ao passo que gramíneas forrageiras amplamente empregadas em sistemas de integração lavoura-pecuária mostram-se eficazes contra nematoides das galhas, mas comportam-se predominantemente como boas hospedeiras do nematoide das lesões radiculares (WANG; SIPES; SCHMITT, 2002; INOMOTO; MACHADO; ANTEDOMÊNICO, 2007). Tal complexidade reforça a necessidade de que decisões de rotação de culturas sejam sempre precedidas de diagnose nematológica precisa da área a ser manejada, de modo que a escolha da sequência de cultivo leve em consideração o espectro completo de gêneros de nematoides presentes, e não apenas o principal problema fitossanitário momentaneamente identificado (LEANDRO; ASMUS, 2015).

Referências Bibliográficas

INOMOTO, Mário M.; ASMUS, Guilherme L. Culturas de cobertura e de rotação devem ser plantas não hospedeiras de nematoides. Visão Agrícola, n. 9, p. 112-114, 2009.

INOMOTO, Mário M.; MACHADO, Andressa C. Z.; ANTEDOMÊNICO, Sonia R. Reação de Brachiaria spp. e Panicum maximum a Pratylenchus brachyurus. Fitopatologia Brasileira, v. 32, n. 4, p. 341-344, 2007.

LEANDRO, Hugo Márcio; ASMUS, Guilherme Lafourcade. Rotação e sucessão de culturas para o manejo do nematoide reniforme em área de produção de soja. Ciência Rural, v. 45, n. 6, p. 945-950, 2015. DOI: 10.1590/0103-8478cr20130526.

WANG, Koon-Hui; SIPES, B. S.; SCHMITT, D. P. Crotalaria as a cover crop for nematode management: a review. Nematropica, v. 32, n. 1, p. 35-57, 2002.

WANG, Koon-Hui; SIPES, B. S.; SCHMITT, D. P. Suppression of Rotylenchulus reniformis by Crotalaria juncea, Brassica napus, and Tagetes erecta. Nematropica, v. 31, n. 2, p. 235-249, 2001.

Diversidade morfológica do aparelho estomatal em nematoides fitoparasitas: uma análise comparativa entre Pratylenchus penetrans, Trichodorus proximus e Xiphinema americanum

 

Introdução

Os nematoides fitoparasitas constituem um dos grupos de fitopatógenos de maior impacto econômico na agricultura mundial, ocasionando perdas anuais estimadas que ultrapassam cento e setenta bilhões de dólares em diferentes sistemas de produção vegetal (JONES et al., 2013 apud CASTILLO; VOVLAS, 2007). Entre as estruturas morfológicas que fundamentam tanto a diagnose taxonômica quanto a compreensão do processo de parasitismo desse grupo, destaca-se o aparelho bucal perfurante, cuja arquitetura varia substancialmente entre as diferentes ordens do filo Nematoda, refletindo distintas origens evolutivas e estratégias de alimentação (DECRAEMER; EISENDLE-FLÖCKNER; ABEBE, 2019). O presente texto tem por objetivo sistematizar, com base na literatura científica consolidada, as diferenças morfológicas e funcionais entre os três principais tipos de estruturas de perfuração encontradas em nematoides fitoparasitas de importância agrícola, exemplificadas pelos gêneros Pratylenchus, Trichodorus e Xiphinema, cujas espécies Pratylenchus penetrans (Cobb, 1917) Filipjev & Schuurmans Stekhoven, 1941, Trichodorus proximus Allen, 1957 e Xiphinema americanum Cobb, 1913 representam, respectivamente, os três padrões morfológicos fundamentais de estilete descritos para o filo.

Desenvolvimento

Classificação dos tipos de aparelho perfurante em nematoides fitoparasitas

A capacidade de perfurar células vegetais para ingestão de conteúdo citoplasmático constitui caráter convergente entre diferentes linhagens de nematoides, tendo evoluído de maneira independente em pelo menos três grupos taxonômicos distintos, cada qual apresentando uma estrutura morfologicamente própria: o estomatostilete, típico da ordem Tylenchida, estrutura oca constituída a partir da modificação de paredes do estoma; o odontostilete, característico da ordem Dorylaimida, também oco, porém formado a partir de um dente hipodérmico modificado; e o onquiostilete, exclusivo da ordem Triplonchida, estrutura maciça e curva, desprovida de lúmen interno (DECRAEMER; EISENDLE-FLÖCKNER; ABEBE, 2019). Essa distinção estrutural fundamental não é meramente taxonômica, mas reflete diferenças relevantes no mecanismo de penetração tecidual, no padrão de secreção salivar e na profundidade de tecido vegetal alcançada por cada grupo durante a alimentação, sendo, portanto, caráter diagnóstico de primeira ordem na identificação morfológica de nematoides fitoparasitas (DECRAEMER; EISENDLE-FLÖCKNER; ABEBE, 2019).

Pratylenchus penetrans e o estomatostilete robusto do nematoide-das-lesões-radiculares

O gênero Pratylenchus Filipjev, 1936 pertence à família Pratylenchidae, ordem Tylenchida, e reúne nematoides endoparasitas migradores responsáveis pela doença conhecida como lesão radicular, sendo classificados entre os três grupos de nematoides fitoparasitas de maior importância econômica mundial, ao lado dos nematoides das galhas e dos nematoides de cisto (CASTILLO; VOVLAS, 2007). O estilete de Pratylenchus corresponde a um estomatostilete oco, cuja porção basal apresenta nódulos, cujo grau de desenvolvimento, arredondamento e proeminência constitui um dos caracteres morfológicos mais consistentes para a diferenciação específica dentro do gênero, ao lado do comprimento total do estilete, da estrutura do campo lateral, da posição da vulva e da morfologia da região labial e da cauda (CASTILLO; VOVLAS, 2007). Descrições morfológicas recentes de populações de Pratylenchus penetrans confirmam a presença de estilete e nódulos robustos, associados a uma região cefálica achatada e discretamente destacada do corpo, com três anéis labiais, caracteres que, em conjunto, permitem distinguir essa espécie de outras integrantes do gênero (CASTILLO; VOVLAS, 2007).

Trichodorus proximus e o onquiostilete curvo dos nematoides ectoparasitas de raízes curtas

A família Trichodoridae, à qual pertence o gênero Trichodorus Cobb, 1913, foi reposicionada, com base em caracteres ultraestruturais da cutícula e da morfologia do aparelho perfurante, da ordem Dorylaimida para a ordem Triplonchida, subordem Diphtherophorina, distinção taxonômica hoje amplamente aceita na sistemática do filo Nematoda (DECRAEMER; EISENDLE-FLÖCKNER; ABEBE, 2019). Os representantes dessa família são caracterizados pela presença de um onquiostilete, estrutura composta por um dente curvo denominado ônquio sustentado por um suporte dorsalmente arqueado denominado onquióforo, configuração morfológica única entre os nematoides fitoparasitas e que confere ao grupo popular denominação de nematoides-das-raízes-atarracadas, em referência ao encurtamento e engrossamento radicular característico dos sintomas por eles induzidos (DECRAEMER; EISENDLE-FLÖCKNER; ABEBE, 2019). Diferentemente do estomatostilete oco de Pratylenchus, o onquiostilete de Trichodorus é uma estrutura maciça, sem lúmen interno, utilizada como um instrumento perfurante que rompe mecanicamente a parede da célula vegetal, sendo a saliva secretada posteriormente à perfuração, e não através do canal do próprio estilete (DECRAEMER; EISENDLE-FLÖCKNER; ABEBE, 2019). Espécies do complexo Trichodorus atuam ainda como vetores de vírus fitopatogênicos do gênero Tobravirus, cujas partículas ficam retidas na cutícula do revestimento do esôfago do nematoide e são liberadas durante episódios exploratórios de alimentação em células radiculares suscetíveis (DECRAEMER; EISENDLE-FLÖCKNER; ABEBE, 2019).

Xiphinema americanum e o odontostilete longo dos nematoides-punhal

O gênero Xiphinema Cobb, 1913, pertencente à família Longidoridae, ordem Dorylaimida, reúne nematoides ectoparasitas popularmente denominados nematoides-punhal em razão do odontostilete longo e delgado que caracteriza o grupo, estrutura oca conectada ao revestimento do estoma por meio de uma membrana dobrada denominada anel-guia, a qual, por sua vez, articula-se a um odontóforo flangeado responsável por sustentar e movimentar a estrutura durante a penetração tecidual (WIKIPEDIA apud DECRAEMER; EISENDLE-FLÖCKNER; ABEBE, 2019). Ao contrário do onquiostilete maciço de Trichodorus, o odontostilete de Xiphinema possui lúmen interno contínuo, permitindo tanto a injeção de saliva quanto a sucção do conteúdo celular através do próprio estilete, o qual, em razão de seu comprimento consideravelmente maior — da ordem de oitenta a cento e quarenta micrômetros nas espécies da família Longidoridae —, possibilita ao nematoide alcançar tecidos meristemáticos localizados nas camadas mais profundas da região apical das raízes, ao contrário do que ocorre com os demais grupos de ectoparasitas (BROWN et al., 1993). Espécies do gênero Xiphinema, incluindo aquelas do complexo Xiphinema americanum, figuram entre os principais vetores biológicos de vírus fitopatogênicos do grupo dos nepovírus, transmitidos de maneira persistente porém não circulativa, na medida em que as partículas virais permanecem retidas em sítios específicos do canal alimentar do nematoide sem multiplicação no interior de seu corpo, mantendo, ainda assim, elevado grau de especificidade entre vetor e vírus transmitido (BROWN et al., 1993).

Implicações diagnósticas da diversidade do aparelho perfurante

A comparação morfológica entre os três padrões de estilete aqui discutidos evidencia que a identificação taxonômica de nematoides fitoparasitas não pode prescindir da observação cuidadosa da região anterior do corpo sob microscopia óptica de contraste de fase ou diferencial de interferência, uma vez que caracteres como a presença ou ausência de nódulos basais, o grau de curvatura da estrutura perfurante, a existência de lúmen interno e o comprimento relativo do estilete em relação ao corpo do nematoide constituem, em conjunto, o principal conjunto de caracteres diagnósticos disponíveis para a distinção entre gêneros e espécies (CASTILLO; VOVLAS, 2007; DECRAEMER; EISENDLE-FLÖCKNER; ABEBE, 2019). Tal distinção reveste-se de importância prática direta para o manejo fitossanitário, na medida em que nematoides ectoparasitas vetores de vírus, como os representantes de Trichodorus e Xiphinema, demandam estratégias de controle diferenciadas daquelas empregadas contra endoparasitas migradores como Pratylenchus, em razão de suas distintas relações com o sistema radicular do hospedeiro e de seu papel adicional na disseminação de doenças de etiologia viral (BROWN et al., 1993).

Conclusão

A análise comparativa do aparelho perfurante de Pratylenchus penetrans, Trichodorus proximus e Xiphinema americanum evidencia que, apesar de convergirem funcionalmente na capacidade de perfuração de tecido vegetal, esses três nematoides fitoparasitas representam linhagens evolutivas distintas, cada qual caracterizada por um tipo morfologicamente próprio de estrutura perfurante — o estomatostilete oco e nodoso de Pratylenchus, o onquiostilete maciço e curvo de Trichodorus, e o odontostilete oco e longo de Xiphinema (DECRAEMER; EISENDLE-FLÖCKNER; ABEBE, 2019). Essas diferenças estruturais não apenas fundamentam a diagnose taxonômica precisa desses organismos, caráter essencial diante da sobreposição morfométrica frequentemente observada entre espécies morfologicamente próximas, como também refletem distintas estratégias biológicas de parasitismo, com implicações diretas sobre a sintomatologia induzida no hospedeiro e sobre o potencial de transmissão de vírus fitopatogênicos, sobretudo no caso dos gêneros ectoparasitas Trichodorus e Xiphinema (CASTILLO; VOVLAS, 2007; BROWN et al., 1993).

Referências Bibliográficas

BROWN, D. J. F.; HALBRENDT, J. M.; ROBBINS, R. T.; VRAIN, T. C. Transmission of nepoviruses by Xiphinema americanum-group nematodes. Journal of Nematology, v. 25, n. 3, p. 349-354, 1993.

CASTILLO, Pablo; VOVLAS, Nicola. Pratylenchus (Nematoda: Pratylenchidae): diagnosis, biology, pathogenicity and management. Nematology Monographs and Perspectives, v. 6. Leiden: Brill, 2007. 529p.

DECRAEMER, Wilfrida; EISENDLE-FLÖCKNER, Ursula; ABEBE, Eyualem. Phylum Nematoda. In: THORP, James H.; ROGERS, D. Christopher (Ed.). Thorp and Covich's Freshwater Invertebrates. 4. ed. Amsterdam: Elsevier, 2019. p. 269-299. DOI: 10.1016/B978-0-12-385024-9.00009-5.

O Modelo Gene a Gene na Interação Hospedeiro-Patógeno: fundamentos genéticos e moleculares da resistência em plantas

 

Introdução

A compreensão dos mecanismos que determinam se uma planta expressará resistência ou sucumbirá à doença constitui uma das questões centrais da fitopatologia moderna, com implicações diretas sobre estratégias de melhoramento genético e manejo integrado de doenças. O modelo conceitual que primeiro forneceu explicação genética coerente para essa dicotomia — conhecido como modelo gene a gene — foi formulado por Harold Henry Flor a partir de décadas de trabalho experimental com o patossistema linho (Linum usitatissimum L.) e seu agente causal da ferrugem, Melampsora lini (Pers.) Lév., demonstrando que tanto a capacidade do hospedeiro de reagir com resistência quanto a capacidade do patógeno de causar doença são condicionadas por genes específicos que interagem de maneira complementar (FLOR, 1971). Passados mais de cinquenta anos de sua formulação original, o modelo gene a gene permanece como arcabouço conceitual estruturante para a compreensão da especificidade race-cultivar em inúmeros patossistemas, tendo sido posteriormente enriquecido por descobertas moleculares que elucidaram a natureza bioquímica dos genes envolvidos e sua integração em modelos mais amplos de imunidade vegetal (JONES; DANGL, 2006). O objetivo do presente texto é sistematizar, com base na literatura científica consolidada, os fundamentos genéticos, bioquímicos e moleculares do modelo gene a gene, bem como sua aplicação prática no melhoramento de plantas para resistência a doenças.

Desenvolvimento

Origem histórica e formulação genética do modelo

O modelo gene a gene emergiu da observação de que a reação de diferentes variedades de linho a diferentes raças fisiológicas de Melampsora lini segregava de maneira mendeliana previsível, tanto quando se analisava a herança da resistência no hospedeiro quanto quando se analisava a herança da capacidade patogênica no parasita (FLOR, 1971). A partir dessas observações, Flor (1971) propôs que, para cada gene que condiciona a reação de resistência no hospedeiro, existe um gene correspondente no patógeno que condiciona sua patogenicidade, de modo que a relação entre os dois organismos deve ser interpretada não como propriedade isolada de um ou de outro, mas como resultado de uma interação genética específica e recíproca entre ambos. Esse princípio implica que a resistência observada em determinado cultivar frente a determinado isolado do patógeno depende da combinação particular de genótipos presentes de ambos os lados da interação, e não de uma característica fixa e absoluta do hospedeiro (FLOR, 1971).

O modelo elicitor-receptor e a confirmação molecular

Por praticamente quatro décadas após sua formulação, o modelo gene a gene permaneceu essencialmente uma construção genética inferida a partir de dados de segregação, sem que a natureza molecular dos produtos gênicos envolvidos fosse conhecida. A clonagem progressiva de genes de avirulência de patógenos e, posteriormente, de genes de resistência de plantas permitiu confirmar experimentalmente que a relação gene a gene reflete, em sua base bioquímica, uma interação entre um produto proteico específico codificado pelo gene de avirulência do patógeno — denominado elicitor — e um receptor codificado pelo gene de resistência correspondente do hospedeiro, consolidando o chamado modelo elicitor-receptor (KEEN, 1990). Segundo essa formulação, o reconhecimento do elicitor pelo receptor específico do hospedeiro desencadeia uma cascata de sinalização de defesa que culmina, na maioria dos sistemas estudados, na reação de hipersensibilidade, ao passo que a ausência de reconhecimento — seja pela ausência do gene de resistência no hospedeiro, seja pela ausência ou modificação do gene de avirulência no patógeno — permite o estabelecimento da doença (KEEN, 1990).

Estrutura molecular dos genes de resistência

O sequenciamento e a caracterização estrutural dos primeiros genes de resistência clonados em plantas revelaram que a maioria de seus produtos proteicos compartilha uma arquitetura modular conservada, caracterizada por um domínio central de ligação a nucleotídeo, denominado NB-ARC em razão de sua homologia estrutural com os domínios reguladores de morte celular programada APAF-1 de mamíferos e CED-4 de Caenorhabditis elegans, fusionado a repetições ricas em leucina (LRR) responsáveis pela especificidade de reconhecimento do produto do gene de avirulência correspondente (VAN DER BIEZEN; JONES, 1998). Essa homologia estrutural entre reguladores de morte celular programada em plantas e em animais sugere uma origem evolutiva compartilhada dos mecanismos moleculares subjacentes à ativação da resposta de defesa mediada por reconhecimento específico, reforçando a interpretação de que os genes de resistência funcionam como sensores intracelulares especializados na detecção de sinais de invasão patogênica (VAN DER BIEZEN; JONES, 1998).

A reação de hipersensibilidade como desfecho da interação incompatível

Quando o reconhecimento específico entre o produto do gene de resistência e o produto do gene de avirulência ocorre com sucesso, o desfecho fenotípico mais comumente observado é a reação de hipersensibilidade, definida como uma forma de morte celular programada rápida e localizada no sítio de infecção, associada à ativação de vias de transdução de sinal que envolvem alterações no fluxo iônico transmembrana, produção de espécies reativas de oxigênio e modificações no padrão de fosforilação de proteínas de defesa (PONTIER; BALAGUÉ; ROBY, 1998). Essa morte celular localizada restringe fisicamente o avanço do patógeno biotrófico ou hemibiotrófico para além do sítio de penetração inicial, funcionando como mecanismo de contenção que impede a colonização generalizada do tecido hospedeiro, ainda que os componentes genéticos responsáveis pela execução propriamente dita do programa de morte celular permaneçam, em grande medida, menos caracterizados do que os componentes responsáveis pelo seu desencadeamento (PONTIER; BALAGUÉ; ROBY, 1998).

Integração do modelo gene a gene em modelos ampliados de imunidade vegetal

A partir da primeira década do século XXI, o modelo gene a gene passou a ser reinterpretado como um dos dois componentes de um sistema imune vegetal de dupla camada, formalizado no modelo denominado zigzag por Jones e Dangl (2006). Segundo essa formulação, a primeira camada de defesa, denominada imunidade ativada por padrões moleculares, reconhece moléculas conservadas e amplamente compartilhadas entre diferentes classes de micro-organismos, incluindo não patógenos, por meio de receptores localizados na superfície celular, ao passo que a segunda camada, denominada imunidade ativada por efetores, corresponde justamente à interação gene a gene clássica, na qual receptores intracelulares codificados por genes de resistência reconhecem, direta ou indiretamente, efetores específicos do patógeno que originalmente evoluíram para suprimir a primeira camada de defesa (JONES; DANGL, 2006). Essa reinterpretação não invalida o modelo original de Flor, mas o insere em um arcabouço evolutivo mais amplo, no qual a coevolução entre hospedeiro e patógeno é compreendida como um processo contínuo de reconhecimento e escape recíproco entre as duas camadas imunológicas (JONES; DANGL, 2006).

Aplicação prática no melhoramento genético para resistência

A validade e a robustez experimental do modelo gene a gene fundamentaram, ao longo de décadas, as principais estratégias de melhoramento genético voltadas à obtenção de cultivares resistentes a doenças, sobretudo pela possibilidade de rastrear e introgredir genes de resistência específicos por meio de cruzamentos dirigidos e, mais recentemente, de seleção assistida por marcadores moleculares (MUNDT, 2018). Entretanto, a mesma especificidade que confere eficácia a um gene de resistência isolado também o torna vulnerável à seleção de genótipos virulentos no patógeno, decorrentes de mutação, deleção ou perda do gene de avirulência correspondente, fenômeno que compromete a durabilidade da resistência monogênica ao longo do tempo em sistemas de produção em larga escala (MUNDT, 2018). Diante dessa limitação, a estratégia de piramidação de genes de resistência — a combinação de múltiplos genes R distintos em um mesmo genótipo — tem sido amplamente investigada como abordagem capaz de aumentar a durabilidade da resistência, na medida em que exige do patógeno a ocorrência simultânea de mutações de virulência em múltiplos loci de avirulência para superar a resistência combinada, ainda que exemplos de sucesso pleno dessa estratégia na acepção tradicional permaneçam relativamente restritos, sendo mais amplamente documentados em sistemas envolvendo ferrugens de cereais (MUNDT, 2018).

Conclusão

O modelo gene a gene, formulado originalmente por Flor a partir da genética clássica de segregação no patossistema linho–ferrugem, constitui até hoje o fundamento conceitual sobre o qual se assenta a compreensão da especificidade da resistência em plantas, tendo sido progressivamente validado e refinado por descobertas moleculares que revelaram a natureza elicitor-receptora da interação entre os produtos dos genes de avirulência e de resistência (FLOR, 1971; KEEN, 1990). A caracterização estrutural dos genes de resistência como receptores intracelulares de arquitetura NB-LRR, associada à elucidação dos mecanismos moleculares da reação de hipersensibilidade, consolidou a base bioquímica do modelo, ao passo que sua integração ao modelo zigzag de imunidade vegetal ampliou sua interpretação para um sistema coevolutivo de duas camadas de reconhecimento (VAN DER BIEZEN; JONES, 1998; PONTIER; BALAGUÉ; ROBY, 1998; JONES; DANGL, 2006). Do ponto de vista prático, o conhecimento acumulado sobre a interação gene a gene fundamenta diretamente as estratégias de melhoramento genético voltadas à resistência a doenças, ao mesmo tempo em que evidencia os limites da resistência monogênica isolada frente à evolução da virulência no patógeno, justificando a busca por estratégias de piramidação e diversificação genética como caminho para a durabilidade da resistência em sistemas agrícolas (MUNDT, 2018).

Referências Bibliográficas

FLOR, H. H. Current status of the gene-for-gene concept. Annual Review of Phytopathology, v. 9, p. 275-296, 1971. DOI: 10.1146/annurev.py.09.090171.001423.

JONES, Jonathan D. G.; DANGL, Jeffery L. The plant immune system. Nature, v. 444, p. 323-329, 2006. DOI: 10.1038/nature05286.

KEEN, N. T. Gene-for-gene complementarity in plant-pathogen interactions. Annual Review of Genetics, v. 24, p. 447-463, 1990. DOI: 10.1146/annurev.ge.24.120190.002311.

MUNDT, Christopher C. Pyramiding for resistance durability: theory and practice. Phytopathology, v. 108, n. 7, p. 792-802, 2018. DOI: 10.1094/PHYTO-12-17-0426-RVW.

PONTIER, Dominique; BALAGUÉ, Claudine; ROBY, Dominique. The hypersensitive response. A programmed cell death associated with plant resistance. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences - Series III, v. 321, p. 721-734, 1998. DOI: 10.1016/S0764-4469(98)80013-9.

VAN DER BIEZEN, Erik A.; JONES, Jonathan D. G. The NB-ARC domain: a novel signalling motif shared by plant resistance gene products and regulators of cell death in animals. Current Biology, v. 8, n. 7, p. R226-R227, 1998. DOI: 10.1016/S0960-9822(98)70145-9.