Alterations in antioxidant metabolism in coffee leaves infected by Cercospora coffeicola / Alterações no metabolismo antioxidante de folhas de cafeeiro infectadas por Cercospora coffeicola

ABSTRACT: Brown eye spot (BE) caused by Cercospora coffeicola is the main disease of coffee crop. A variation in symptoms of BE has been reported in the field, raising suspicion of occurrence of new species. However, information about coffee- C. coffeicola interaction is still limited. This research aimed to determine the difference between antioxidant metabolism of coffee plants cultivar Mundo Novo inoculated with a strain isolated from a common BE lesion (CML 2984) and a strain isolated from a black BE lesion (CML 2985). The enzyme activity of peroxidase (POX), catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX) and phenylalanine ammonia lyase (PAL) were determined. Activities of POX, APX, and PAL increased in plants inoculated with both strains compared to non-inoculated plants at 12 and 24 hours post inoculation (hpi). CAT activity increased in inoculated plants with black BE strain at 24 hpi and both strains at 48 hpi. The SOD activity only increased in inoculated plants with both strains at 48 hpi. These results show that an elevated antioxidant response was observed when the plants were challenged with both strains of C. coffeicola. Both strains produced lesions of the common type, suggesting that other factors lead to the development of black BE lesion type under field conditions and further investigation is needed.

RESUMO: A cercosporiose, causada pelo fungo Cercospora coffeicola, é uma das principais doenças que afeta o cafeeiro. Uma variação nos sintomas de cercosporiose foi encontrada no campo, levantando suspeitas da ocorrência de uma nova espécie. Considerando que informações sobre a interação cafeeiro-C. coffeicola ainda são limitadas, objetivou-se, neste trabalho, determinar diferenças no metabolismo oxidativo de plantas de cafeeiro, cultivar 'Mundo Novo', inoculadas com isolado proveniente de lesões de cercosporiose do tipo olho pardo (CML 2984) e isolado proveniente de lesões de cercosporiose do tipo negra (CML 2985). Foram determinadas a atividade das enzimas peroxidase (POX), catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD), ascorbato peroxidase (APX) e fenilalanina amônia liase (PAL). As atividades das enzimas POX, APX e PAL aumentaram nas plantas inoculadas com ambos os isolados, quando comparadas com as plantas não inoculadas às 12 e 24 horas após inoculação (hai). A atividade da CAT aumentou nas plantas inoculadas com o isolado que causa sintomas de cercosporiose do tipo negra às 24 hai e, para ambos os isolados, às 48 hai. Plantas inoculadas com ambos os isolados demonstraram aumento na atividade da SOD somente às 48 hai. Este estudo mostrou que uma resposta antioxidante elevada foi observada quando as plantas foram inoculadas com os dois isolados de C. coffeicola . Ambos os isolados produziram lesões de cercosporiose do tipo comum, sugerindo que outros fatores que causam lesões de cercosporiose do tipo negra ainda necessitam ser investigados.

Optimization of culture conditions for tannase production by Aspergillus sp. gm4 in solid state fermentation / Otimização das condições de cultivo para produção de tanase por Aspergillus sp. gm4 em fermentação em estado sólido

Tannase is an industrially important enzyme produced by a large number of microorganisms. This study analyzed the production of tannase by Aspergillus sp. GM4 under solid-state fermentation (SSF) using different vegetable leaves (mango, jamun and coffee) and agricultural residues (coffee husks, rice husks and wheat bran). Among the substrates used jamun leaves yielded high tannase production. The Plackett-Burman design was conducted to evaluate the effects of 12 independent variables on the production of tannase under SSF using jamun leaves as substrate. Among these variables, incubation time, potassium nitrate and tannic acid had significant effects on enzyme production. A lower incubation time was fixed and supplementation with potassium nitrate and tannic acid were optimized using the Central Composite Design. The best conditions for tannase production were: incubation time of 2 days; tannic acid at 1.53% (w w-1) and potassium nitrate at 2.71% (w w- 1). After the optimization process, tannase production increased 4.65-fold, which showed that the statistical experimental design offers a practicable approach to the implementation of optimization of tannase production.

Tanase é uma enzima industrialmente importante produzida por um grande número de microrganismos. Este estudo analisou a produção de tanase por Aspergillus sp. GM4 em fermentação em estado sólido (FES) utilizando diferentes vegetais como folhas de manga, de jambolão, de café e resíduos agrícolas, como a casca de café, casca de arroz e farelo de trigo. Entre os substratos utilizados, as folhas jambolão renderam alta produção de tanase. O planejamento de Plackett-Burman foi conduzido para avaliar os efeitos de 12 variáveis independentes sobre a produção de tanase em FES usando folhas jambolão como substrato. Entre estas variáveis, tiveram efeitos significativos na produção da enzima o tempo de incubação, o nitrato de potássio e o ácido tânico. O menor tempo de incubação foi fixado e a suplementação de nitrato de potássio e ácido tânico foi otimizada utilizando o planejamento composto central rotacional. As melhores condições para a produção de tanase foram o tempo de incubação de dois dias, a concentração de ácido tânico de 1,53% (g g-1) e de nitrato de potássio 2,71% (g gw-1). Após o processo de otimização, a produção tanase aumentou 4,65 vezes, o que mostrou que o delineamento experimental foi um método viável para a otimização da produção de tanase.

Potential of essential oils for the control of brown eye spot in coffee plants / Potencial de óleos essenciais no controle da cercosporiose-do-cafeeiro

The objectives of this work were to assess the in vitro effect of essential oils extracted from cinnamon, citronella, lemon grass, India clove, tea tree, thyme, neem and eucalyptus on the conidia germination and on mycelial growth of Cercospora coffeicola, and their efficacy to control the brown eye spot in coffee seedlings (cultivars Catucaí 2SL, Catuaí IAC 62 and Mundo Novo 379/19) in a greenhouse, as well as their effects on the initial germination and infection events by scanning electron microscopy. All essential oils promoted the inhibition of conidia germination with increasing concentrations. India clove, cinnamon, neem, thyme and lemon grass oils inhibited the mycelial growth of C. coffeicola. The cinnamon and citronella oils were the most promising for brown eye spot control in all cultivars. In scanning electron microscopy, the cinnamon and citronella oils reduced germination and mycelial development of C. coffeicola in vivo, eight and 16 hours after inoculation, promoting, in some cases, the leakage of the cellular content. Essential oils of cinnamon and citronella reduced the incidence and severity of brown eye spot, in addition to presenting direct toxicity to the pathogen.

Este trabalho avaliou o efeito in vitro de óleos essenciais extraídos de canela, citronela, capim-limão, cravo-da-índia, árvore-de-chá, tomilho, nim e eucalipto na germinação de conídios e no crescimento micelial de Cercospora coffeicola, a eficácia destes óleos no controle da cercosporiose-do-cafeeiro em mudas das cultivares Catucaí 2SL, Catuaí IAC 62 e Mundo Novo 379/19 em casa de vegetação; e seus efeitos sobre os eventos iniciais de germinação e infecção do patógeno in vivo por meio de microscopia eletrônica de varredura. Todos os óleos essenciais inibiram a germinação dos conídios com o aumento das concentrações. Os óleos de cravo-da-índia, canela, nim, tomilho e capim-limão inibiram o crescimento micelial de C. coffeicola. Os óleos de canela e citronela foram os mais promissores no controle da cercosporiose em todas as cultivares. Em microscopia eletrônica de varredura, os óleos de canela e citronela reduziram a germinação e o desenvolvimento micelial in vivo de C. coffeicola oito e 16 horas após a inoculação, promovendo, em alguns casos, o extravasamento do conteúdo celular. Óleos essenciais de canela e citronela reduziram a incidência e a severidade da cercosporiose, além de apresentar efeito tóxico direto ao patógeno.

Efeito de nutrientes combinados com indutores de resistência na proteção contra a vassoura-de-bruxa no cacaueiro / Effect of nutrients combined with inducers of resistance on the protection of cocoa seedlings against witches' broom

Na busca por novos indutores de resistência contra a vassoura-de-bruxa no cacaueiro avaliou-se o efeito de vários nutrientes, acibenzolar-S-metil (ASM) e a combinação desses nutrientes com ASM. Os produtos e as misturas foram pulverizados 30 dias antes da inoculação nas mudas do clone SIC-23. Foram utilizados os produtos comerciais Supa-potássio®(silicato de potássio), Hortifós® PK (fosfito de potássio) e Broadacre® Mn (sulfato de manganês), testados nas dosagens 2,5 mL; 5,0 mL; 10 mL/L de água, isoladamente ou combinados com ASM (0,2g/L). O experimento foi conduzido no delineamento de blocos ao acaso, no esquema fatorial, com quatro repetições de doze plantas/parcela. A incidência da doença foi avaliada 60 dias após a inoculação. Somente o ASM promoveu controle significativo da vassoura-de-bruxa. Os nutrientes aplicados isoladamente não apresentaram efeito na severidade da doença. Por outro lado, o efeito protetor do ASM desapareceu quando este foi misturado ao Supa-potássio®, na dose de 5 ou 10 mL/L.

Aiming at improving the level of induction of resistance in cocoa, various nutrients, acibenzolar-S-methyl (ASM) and their combination were tested on cocoa seedlings, clone SIC-23, 30 days before inoculation. The commercial products Supa-potássio® (potassium silicate), Hortifós® PK (potassium phosphite) and Broadacre® Mn (manganese sulfate) were sprayed at doses of 2.5, 5.0 mL and 10.0 mL per liter of water, combined or not, with ASM® (0.2 g/L). The experiment was set in a randomized block design, in a factorial scheme, with four replicates of twelve plants each. Disease incidence was assessed 60 days after inoculation. Only ASM promoted significant control of the disease. Nutrients alone had no effect on disease incidence. On the other hand, the protective effect of ASM disappeared when this product was mixed to Supa-potássio at 5 or 10 mL/L.

Rizobactérias no controle da mancha angular do algodoeiro / Rhizobacteria to control cotton bacterial blight

Avaliou-se o potencial de rizobactérias na indução de resistência do algodoeiro à Xanthomonas axonopodis pv. malvacearum. Após o isolamento das rizobactérias, foram selecionados os isolados capazes de reduzir os sintomas da mancha angular bacteriana em casa de vegetação, os quais foram aplicados espacialmente separados do patógeno desafiador. Os melhores isolados foram testados quanto à capacidade de reduzir os sintomas da ramulose e da murcha de Verticillium e de inibir diretamente os patógenos in vitro. Do total de 123 isolados de rizobactérias foram selecionados cinco, L2-1 (Bacillus cereus), MT5-6 (Bacillus cereus), L2-2 (Achromobacter xylosoxidans), MT5-5 (Bacillus cereus) e MT5-11 (Brevibacterium sp.), os quais apresentaram controle da mancha angular acima de 40 por cento, em relação à testemunha. Nenhum isolado reduziu a severidade da ramulose e da murcha de Verticillium em relação à testemunha, nem apresentou efeito inibitório direto in vitro a X. axonopodis pv. malvacearum e Colletotrichum gossypii var. cephalosporioides. Para V. dahliae, apenas o isolado L2-1 apresentou efeito inibitório.

The potential of rhizobacteria was evaluated for resistance induction against Xanthomonas axonopodis pv. malvacearum. After isolation, the rhizobacteria were screened for the reduction of angular leaf spot severity under greenhouse conditions. They were spatially separated from the challenging pathogen. The best isolates were tested for the capacity to reduce ramulose and Verticillium wilt severity and directly inhibit pathogens in vitro. From a total of 123 rhizobacterial isolates, five were selected, L2-1 (Bacillus cereus), MT5-6 (Bacillus cereus), L2-2 (Achromobacter xylosoxidans), MT5-5 (Bacillus cereus) and MT5-11 (Brevibacterium sp.), which showed angular leaf spot control above 40 percent as compared to the control. The tested isolates neither reduced the severity of ramulose and verticillium wilt compared to the control nor showed in vitro direct inhibition to X. axonopodis pv. malvacearum and Colletotrichum gossypii var. cephalosporioides. For V. dahliae, only isolate L2-1 showed direct inhibition.

Metodologia de inoculação de fungos causadores da podridão peduncular em mamão / Inoculation methodology's of papaya fruits with fungi causing stem-end-rot

A podridão peduncular, uma das principais doenças associadas à pós-colheita do mamão (Carica papaya L.), tem sido pouco investigada no que se refere a aspectos ecológicos e epidemiológicos nas condições brasileiras. Para que estudos sejam conduzidos nas referidas áreas é necessário que se disponham, a priori, de metodologias adequadas que permitam a reprodução dos sintomas dessa doença em condições de laboratório. No presente trabalho, o objetivo foi estabelecer um método de inoculação de frutos de mamão com o intuito de se reproduzir os sintomas da podridão peduncular, por meio de três procedimentos: 1) corte do pedúnculo seguido por deposição de um disco de micélio do fungo; 2) deposição de suspensão de conídios na região do pedúnculo, seguido por ferimento, e 3) aplicação de suspensão de conídios na região peduncular sem ferimento. Foram utilizados os fungos: Phoma caricae-papayae, Colletotrichum gloeosporioides, Botryodiplodia theobromae e Fusarium solani, sendo os frutos inoculados, submetidos a temperaturas de 20 e 25ºC. Os resultados indicaram que não houve efeito das temperaturas testadas no desenvolvimento dos fungos, nos diferentes métodos de inoculação. A maior severidade da podridão peduncular (notas de 1 a 5) foi observada em frutos inoculados pelo método de injeção no pedúnculo, independente do patógeno utilizado. Os fungos C. gloeosporioides e P. caricae-papayae foram os que apresentaram as maiores médias de severidade da doença seguido por B. theobromae e F. solani.

The stem-end-rot, one of the major post-harvest diseases in papaya (Carica papaya L.), has not been very well investigated concerning ecological and epidemiological aspects of the Brazilian conditions. So that studies can be developed in the referred to areas, it is necessary to use the right methodologies that allow the reproduction of the symptons of this disease in laboratory conditions. This study aimed to stablish a method for inoculating papaya fruits to reproduce the symptons of the stem-end-rot through tree procedures: 1) cut of the stem followed by deposition of fungal mycelium in agar discs; 2) deposition of the spore suspension into the stem's region followed by injuries, and 3) application of spore suspension in the stem's region without injuries. The inoculation was performed with the fungi P. caricae-papayae, C. gloeosporioides, B. theobromae e F. solani, and inoculated fruits were placed under temperatures of 20º and 25ºC. The results indicate that there were no effects of the tested temperatures in the development of all fungi, in the different methods of inoculation. The highest severity of stem-end-rot (score 1-5) was observed in fruits inoculated by the methods of injection in the stem, independing of the fungus used. The fungi C. gloeosporioides and P. carica-papaya presented the highest levels of severity in the disease followed by B. theobromae and F. solani.