Suppression of Fusarium wilt in tomato plants by rhizobacteria from the Bacillus genus

Vascular wilting in tomato plants constitutes an important group of diseases incited by soil inhabiting pathogens, especially Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici, that causes significant production losses. The introgression of genes that express specific resistance is considered the main control method, however, due to the rapid emergence of races that suppress resistance, biocontrol has been presented as an option to be integrated with genetic control methods. This study aimed at evaluating the ability of rhizobacteria isolates, especially from the Bacillus genus, as biological control agents of Fusarium wilt in tomato plants. The laboratory assay was carried out to verify the ability of the isolates in acting as inhibitors of mycelial growth, besides detecting the genes involved in the expression of polypeptides with antimicrobial action. In the greenhouse, the assay comprised of microbiolized seeds and addition of a suspension of propagules of each rhizobacteria to the soil at the moment of transplanting the tomato seedlings. All the rhizobateria isolates showed variable control levels of the pathogen in vitro. The UFG-07 and UFG-10 isolates, with high similarity with Bacillus subtilis and Bacillus circulans, excelled in the disease suppression. PCR results detected target genes for expression of polypeptides, what reinforces the hypothesis of action of antimicrobial substances in biocontrol

Avaliação sanitária e fisiológica de sementes de mogno e baru tratadas com captana

Mogno (Swietenia mahagoni, Meliaceae) e baru (Dipteryx alata, Fabaceae) são espécies arbóreas de grande importância econômica para produção de móveis de luxo, decoração, artesanato e alimentação. No entanto, a ação de patógenos associados  s sementes pode causar redução em populações dessas espécies. Tratamentos com fungicidas constituem-se em uma medida segura e de baixo custo para o controle de fungos associados  s sementes. Dessa forma, o objetivo do trabalho foi avaliar a influência de diferentes doses de fungicidas na qualidade fisiológica e sanitária de sementes de mogno e baru. As sementes foram tratadas com três doses do fungicida Captaní® (0,1; 0,3 e 0,5 g/ 100 g de sementes). As avaliações sanitárias foram realizadas a partir de testes em caixas de poliestireno cristal (gerbox) forrado com papel filtro, mostrando os diferentes efeitos nas sementes das espécies analisadas. O tratamento quí­mico proporcionou uma redução na incidência de fungos associados  s sementes de baru, recomendando-se o uso deste princí­pio ativo para o tratamento de sementes dessa espécie. Apesar de ser recomendado para o tratamento de sementes de baru, o tratamento quí­mico influenciou negativamente no desenvolvimento das sementes de mogno, prejudicando a germinação devido provavelmente a penetrância do produto através do tegumento, influenciando negativamente no desenvolvimento do embrião

Simultaneous detection of tomato resistance factors to Fusarium wilt in tomato by multiplex PCR

O objetivo deste trabalho foi elaborar e validar um protocolo de detecção simultânea, via reação em cadeia da polimerase multiplex (PCR multiplex), de regiões genômicas do tomateiro (Solanum lycopersicum) associadas a fatores de resistência às três raças fisiológicas de Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (FOL). Os pares de iniciadores empregados foram SSR‑67 (específico para o gene I‑1), TFusrr (específico para o gene I‑2) e SSRD (específico para o gene I‑3). Os resultados de genotipagem com marcadores moleculares foram comparados aos resultados de fenotipagem de uma coleção de germoplasma de tomateiro, em bioensaios de inoculação de isolados das três raças de FOL em plântulas, pelo método de imersão das raízes. A resistência ou a suscetibilidade foi confirmada por PCR, por meio de visualização dos âmplicons específicos para as regiões‑alvo ligadas aos fatores de resistência às distintas raças de FOL. O protocolo elaborado para o uso conjunto dos marcadores moleculares, em PCR multiplex, permite a seleção de acessos de tomateiro resistentes às raças 1, 2, e 3 de F. oxysporum f. sp. lycopersici de maneira similar à realizada com a utilização de cada um separadamente. O PCR multiplex representa uma ferramenta viável para monitorar a incorporação desses fatores de resistência em linhagens de tomateiro.The objective of this work was to develop and validate a protocol for simultaneous detection by multiplex polymerase chain reaction (multiplex PCR) of tomato (Solanum lycopersicum) genomic regions associated with factors of resistance to three physiological races of Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (FOL). The employed primer pairs were SSR‑67 (specific to the I‑1 gene), TFusrr (specific to the I‑2 gene), and SSRD (specific to the I‑3 gene). Genotyping results with molecular markers were compared with the phenotyping ones of a tomato germplasm collection, in bioassays of isolate inoculation of the three FOL races in seedlings by root dipping. The resistance or susceptibility was confirmed by PCR, through the visualization of specific amplicons corresponding to the target regions linked to the factors of resistance to distinct FOL races. The elaborated protocol for the joint use of the molecular markers, by multiplex PCR, allows of the selection of tomato accessions that are resistant to the races 1, 2, and 3 of F. oxysporum f. sp. lycopersici in a similar way to that done with each one separately. PCR multiplex is a viable tool to monitor the incorporation of these resistance factors into tomato inbred lines

Fontes de resistência múltipla à murcha de fusário em tomateiro

The objective of this work was to evaluate the reaction of 48 tomato (Solanum lycopersicum) accessions, including ones of wild species, to isolates of the three Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (FOL) races. Molecular markers in close linkage to I‑1, I‑2, and I‑3 resistance genes were used. The combination of bioassays and specific molecular markers showed high correlation levels for most accessions. Solanum peruvianum and S. corneliomuelleri accessions showed resistance to all FOL races; the introgression of resistance factors of these genotypes into elite tomato germplasm is of great significance to breeding programs.O objetivo deste trabalho foi avaliar a reação de 48 acessos de tomateiro (Solanum lycopersicum), inclusive de espécies selvagens, a diferentes isolados das três raças de Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (FOL). Utilizaram-se marcadores moleculares ligados aos genes de resistência I‑1, I‑2 e I‑3. A combinação de bioensaios e marcadores moleculares específicos mostrou elevada correlação para a maioria dos acessos. Acessos de S. peruvianum e S. corneliomuelleri apresentaram resistência contra todas as raças de FOL; a introgressão de fatores de resistência destes genótipos em germoplasma‑elite de tomateiro é de elevado interesse para o melhoramento genético desta cultura

Estratégias para o desenvolvimento de resistência ampla e durável em Solanum (secção Lycopersicon) a Potyvirus e Tospovirus

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, 2009.Diversas doenças de etiologia viral têm sido relatadas afetando a tomaticultura em todo mundo causando importantes perdas qualitativas e quantitativas. Dentre as principais doenças viróticas estão as causadas pelo gênero Tospovirus e pelo gênero Potyvirus. Os tospovírus (família Bunyaviridae) são responsáveis pela doença conhecida como vira-cabeça que causa severas perdas anuais. Espécies desse gênero possuem distribuição mundial e apresentam grande diversidade de espécies infectando uma vasta gama de hospedeiros. O principal fator de resistência empregado no melhoramento genético do tomateiro para resistência ampla a diferentes espécies de tospovírus é o gene Sw-5. Plantas com este gene apresentam reações de hipersensibilidade nas folhas inoculadas que restringem a infecção viral sistêmica. Porém, a quebra deste gene de resistência já foi reportada em diferentes partes do mundo. Além dos tospovírus, espécies do gênero Potyvirus representam uma constante ameaça à cultura do tomate. Uma nova espécie de Potyvirus, o Pepper yellow mosaic virus (PepYMV), foi identificada inicialmente em pimentão, mas também é capaz de afetar tomateiros, hospedeiro no qual pode causar perdas de até 100%. Trabalhos de buscas de fontes de resistência a PepYMV em tomate já foram iniciadas, mas o germoplasma explorado ainda representa um número reduzido de acessos. Esta tese apresenta a avaliação de coleções de germoplasma visando identificar novas fontes de resistência tanto a PepYMV quanto às espécies neotropicais de Tospovirus. Além disso, foi desenvolvido um marcador co-dominante para o gene Sw-5, capaz de identificar indivíduos resistentes através de uma simples PCR. Foi também realizada uma análise preliminar do componente de avirulência da interação Sw-5/Tomato spotted wilt virus (TSWV) através do uso de construções contendo os genes independentes de TSWV, isolados BR-01 (avirulento ao gene Sw-5) e o isolado GRAU (capaz de quebrar a resistência conferida por Sw-5), em uma plataforma baseada em Nicotiana benthamiana transgênica expressando o gene Sw-5. Em relação à identificação de novas fontes de resistência a potyvírus e tospovírus (Capítulos 2 e 3, respectivamente), acessos de S. habrochaites se mostraram como fontes promissoras de resistência a PepYMV bem como a Potato virus Y (PVY). Por outro lado, acessos de S. peruvianum confirmaram esta espécie como a principal fornecedora de fatores de resistência a tospovírus. Observou-se que um acesso de S. chilense, bem como uma seleção de um acesso de S. lycopersicum, apresentaram bons níveis de resistência/tolerância às espécies de tospovírus testadas. Ambas as análises foram comparadas com levantamentos previamente realizados por outros grupos. O marcador específico para Sw-5 (Capítulo 4) foi avaliado em uma ampla gama de acessos, apresentando um perfil único capaz de distinguir acessos resistentes e suscetíveis em todas as situações, comprovando sua eficiência como uma nova ferramenta para sistemas de seleção assistida e, mesmo para potencial isolamento de alelos ou análogos deste gene em tomate e outras solanáceas. A análise do componente de avirulência do TSWV (Capítulo 5) apontou que nenhum dos genes virais avaliados (Nsm, os precursores das glicoproteínas, N e Nss) parece estar envolvido, de maneira independente, com o processo de indução do mecanismo de reconhecimento pelo gene Sw-5. Nenhum dos genes testados induziu a reação típica de hipersensibilidade característica da infecção causada por TSWV em genótipos contendo esse gene de resistência. A estratégia usada nesse estudo também demonstrou que o modelo biológico representado por N. benthamiana transgênica, expressando uma cópia ativa do gene Sw-5, é adequada para o estudo de mecanismos envolvidos com a resistência a tospovírus, assim como para o estudo da superação dessa resistência por isolados virulentos. _______________________________________________________________________________ ABSTRACTMany diseases of viral etiology have been identified affecting tomato production worldwide, causing important qualitative and quantitative losses. Among the main viral diseases, there are the ones caused by the genus Tospovirus and the genus Potyvirus. The Tospovirus (family Bunyaviridae) are responsible for the disease known as vira-cabeça, causing severe annual losses, mainly in horticultural crops. Species of this genus have a worldwide distribution and a great number of species infecting a vast array of hosts. The main resistance factor employed in tomato breeding for broad spectrum resistance to different tospovirus species is the Sw-5 gene. Plants that harbor this gene express hypersensitivity reactions that restrict the viral systemic infection. However, the breaking of this resistance gene has already been reported in different parts of the world. Apart from tospoviruses, species of the genus Potyvirus represent a constant threat to tomato culture. A new species of this genus, Pepper yellow mosaic virus (PepYMV), was initially identified in pepper but it is also capable of infecting tomatoes, causing up to 100% losses. The search for resistance sources for PepYMV on tomato have already started, but the explored germplasm still represents a reduced number of accessions. This thesis shows the evaluation of germplasm collections seeking to identify new resistance sources to PepYMV and to the neotropical species of tospoviruses. Beyond that, a co-dominant marker for the Sw-5 gene was developed, capable of identifying resistant individuals through a simple PCR. A preliminary analysis of the avirulence component of the Sw-5/Tomato spotted wilt virus (TSWV) interaction was also done, using constructions containing independent TSWV genes, isolates BR-01 (avirulent for the Sw-5 gene) and GRAU (capable of breaking the Sw-5 gene resistance), using a platform based on transgenic Nicotiana benthamiana expressing the Sw-5 gene. In relation to the identification of the new resistance sources (Chapters 2 and 3, respectively), accessions of S. habrochaites showed to be promising sources of resistance to both PepYMV and Potato virus Y (PVY). On the other hand, accessions of S. peruvianum confirmed this species as the main source of resistance factors to tospoviruses. An accession of S. chilense and a selection of an accession of S. lycopersicum, showed good resistance/tolerance levels to the tospovirus species tested. Both analyses where compared to screenings that where previously done. The Sw-5 specific marker (Chapter 4) was evaluated with a broad array of accessions, showing a profile capable of identifying resistant and susceptible accessions in all situations. Therefore, this marker represents an efficient new tool for assisted selection systems and its future potential use for isolation or detection of alleles or analogous genes in tomato and other solanaceous species. The avirulence component analysis showed that none of the viral genes that where evaluated (Nsm, the glycoprotein precursors, N and Nss) seems to be related in an independent manner with the induction process of the Sw-5 gene recognition mechanism. None of the genes tested was able to induce typical hypersensitive reaction observed when tomato genotypes containing this resistance gene are challenged by TSWV. The strategy used in this study also demonstrated that the biological model represented by transgenic N. benthamiana expressing an active copy of the Sw-5 gene is suitable for analyzing the mechanisms involved in tospovirus resistance. In addition, this system can also be used to investigate Sw-5- resistance breaking isolates

Avaliação sanitária e fisiológica de sementes de mogno e baru tratadas com captana

Mogno (Swietenia mahagoni, Meliaceae) e baru (Dipteryx alata, Fabaceae) são espécies arbóreas de grande importância econômica para produção de móveis de luxo, decoração, artesanato e alimentação. No entanto, a ação de patógenos associados  s sementes pode causar redução em populações dessas espécies. Tratamentos com fungicidas constituem-se em uma medida segura e de baixo custo para o controle de fungos associados  s sementes. Dessa forma, o objetivo do trabalho foi avaliar a influência de diferentes doses de fungicidas na qualidade fisiológica e sanitária de sementes de mogno e baru. As sementes foram tratadas com três doses do fungicida Captaní® (0,1; 0,3 e 0,5 g/ 100 g de sementes). As avaliações sanitárias foram realizadas a partir de testes em caixas de poliestireno cristal (gerbox) forrado com papel filtro, mostrando os diferentes efeitos nas sementes das espécies analisadas. O tratamento quí­mico proporcionou uma redução na incidência de fungos associados  s sementes de baru, recomendando-se o uso deste princí­pio ativo para o tratamento de sementes dessa espécie. Apesar de ser recomendado para o tratamento de sementes de baru, o tratamento quí­mico influenciou negativamente no desenvolvimento das sementes de mogno, prejudicando a germinação devido provavelmente a penetrância do produto através do tegumento, influenciando negativamente no desenvolvimento do embrião

Analysis of Tospovirus resistance factors in Solanum (section Lycopersicon) accessions

v. 45, n. 3, p. 340-347, jul./set. 2015.Submitted by Marlene Santos ([email protected]) on 2015-11-30T17:15:41Z No. of bitstreams: 1 Artigo - Renata Maria de Oliveira - 2015.pdf: 1241188 bytes, checksum: 0e9784c83fd62682c3328d37d38559cf (MD5)Approved for entry into archive by Luciana Ferreira ([email protected]) on 2015-12-23T08:52:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Artigo - Renata Maria de Oliveira - 2015.pdf: 1241188 bytes, checksum: 0e9784c83fd62682c3328d37d38559cf (MD5)Approved for entry into archive by Luciana Ferreira ([email protected]) on 2015-12-23T08:58:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Artigo - Renata Maria de Oliveira - 2015.pdf: 1241188 bytes, checksum: 0e9784c83fd62682c3328d37d38559cf (MD5)Made available in DSpace on 2015-12-23T08:58:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Artigo - Renata Maria de Oliveira - 2015.pdf: 1241188 bytes, checksum: 0e9784c83fd62682c3328d37d38559cf (MD5) Previous issue date: 2015-09-30Programa de Apoio à Publicações Periódicas Científicas (PROAPUPEC) da UFG;CNPq; CAPESO cultivo ininterrupto e intensivo de tomateiro tem favorecido o estabelecimento de diversas doenças que afetam a produção e a qualidade dos frutos. A resistência genética é o melhor método para o controle da doença chamada ‘viracabeça’ (causada por distintas espécies do gênero Tospovirus), sendo o Sw-5 o primeiro gene de resistência efetivamente identificado para o seu controle no tomateiro. Objetivou-se avaliar novas potenciais fontes de resistência às tospoviroses, em germoplasma de espécies selvagens de Solanum (Lycopersicon), bem como conduzir análises filogenéticas relacionadas à característica evolutiva do gene Sw-5b, em acessos de espécies selvagens de tomateiro. Essas análises evidenciaram que as diferentes espécies de tomateiros pertencem a distintos grupos evolutivos. A maioria dos acessos com resistência ampla contra espécies de Tospovirus correspondem a variantes alélicas muito próximas da cópia original do gene Sw-5b. No entanto, acessos resistentes de S. chilense e S. habrochaites localizamse em grupos filogeneticamente distintos, indicando que eles podem representar fontes promissoras de novos genes/alelos, condicionando resistência ampla aos tospovírus.The intensive and uninterrupted tomato cultivation has favored the establishment of several diseases that affect fruit yield and quality. Genetic resistance is the best method to control the disease called ‘vira-cabeça’ (caused by distinct species of the genus Tospovirus), being Sw-5 the first resistance gene effectively identified to control it in tomato plants. This study aimed at identifying new potential sources of tospovirus resistance in wild Solanum (Lycopersicon) species, as well as performing phylogenetic analysis related to the evolutionary characteristics of the Sw-5b gene, in accessions of wild tomato species. These analyses showed that the different tomato species belong to distinct evolutionary groups. Most of the accessions with wide-spectrum resistance to Tospovirus species correspond to allelic variants closely related to the original Sw-5b gene copy. However, resistant accessions of S. chilense and S. habrochaites are located in distinct phylogenetic groups, meaning that they may represent promising sources of new genes/alleles, providing wide resistance to tospovirus