Is the emergence of fungal resistance to medical triazoles related to their use in the agroecosystems? A mini review

Abstract Triazole fungicides are used broadly for the control of infectious diseases of both humans and plants. The surge in resistance to triazoles among pathogenic populations is an emergent issue both in agriculture and medicine. The non-rational use of fungicides with site-specific modes of action, such as the triazoles, may increase the risk of antifungal resistance development. In the medical field, the surge of resistant fungal isolates has been related to the intensive and recurrent therapeutic use of a limited number of triazoles for the treatment and prophylaxis of many mycoses. Similarities in the mode of action of triazole fungicides used in these two fields may lead to cross-resistance, thus expanding the spectrum of resistance to multiple fungicides and contributing to the perpetuation of resistant strains in the environment. The emergence of fungicide-resistant isolates of human pathogens has been related to the exposure to fungicides used in agroecosystems. Examples include species of cosmopolitan occurrence, such as Fusarium and Aspergillus, which cause diseases in both plants and humans. This review summarizes the information about the most important triazole fungicides that are largely used in human clinical therapy and agriculture. We aim to discuss the issues related to fungicide resistance and the recommended strategies for preventing the emergence of triazole-resistant fungal populations capable of spreading across environments.

Agressividade diferencial de espécies do complexo Fusarium graminearum em interação com o fungicida tebuconazole na redução do rendimento de trigo / Differential aggressiveness of species of the Fusarium graminearum complex in interaction with tebuconazole fungicide on the reduction of wheat grain yield

No Brasil, a giberela em trigo é causada por espécies do complexo Fusarium graminearum, especialmente F. graminearum sensu stricto (Fgss) e F. meridionale (Fmer), as quais variam quanto ao potencial toxigênico. O objetivo deste trabalho foi avaliar a relação entre características fenotípicas e agressividade dessas duas espécies associadas ao uso do fungicida tebuconazole, da classe dos triazóis, com a redução de rendimento do trigo. Em dez isolados Fgss e nove Fmer, foram avaliados: esporulação total, taxa de germinação e sensibilidade ao fungicida tebuconazole. A inoculação, para cada isolado, foi feita por aspersão em espigas e as variáveis severidade da doença, incidência de grãos giberelados e o peso de grãos foram avaliados. O efeito de tebuconazole na redução da doença foi avaliado em ação protetora, seguida de inoculação na espigueta central de plantas da cultivar 'BRS Guamirim', com os seguintes tipos de inóculo: somente Fgss, somente Fmer ou a mistura de ambos (1:1). Isolados Fgss apresentaram maior esporulação total, maior taxa de germinação e foram menos sensíveis ao tebuconazole em comparação a Fmer. Grãos giberelados por isolados Fmer apresentaram 50% maior peso do que aqueles provenientes de inoculações com Fgss. O tebuconazole apresentou efeito fungistático e os grãos de espigas tratadas com o fungicida apresentaram peso 25% superior aos não tratados. Sugere-se que diferenças no potencial de dano aos grãos pelas duas espécies, assim como o efeito fungistático de triazóis, podem ajudar a explicar a co-ocorrência de diferentes micotoxinas, o que ainda necessita ser confirmado com dados de campo.

Fusarium head blight of wheat in Brazil is caused mainly by two species of the Fusarium graminearum species complex: F. graminearum sensu stricto (Fgss) and F. meridionale (Fmer), which vary in relation to toxigenic potential. The aim of this study was to evaluate the effect of phenotypic traits and aggressiveness of these two species, associated with the tebuconazole fungicide, of the triazole group, on the reduction of wheat yield. Ten Fgss strains and Fmer strains were evaluated with regards to: total sporulation, germination rate and tebuconazole sensitivity. The strains were spray-inoculated onto BRS Guamirim cv. 'plants' at full flowering and disease severity, Fusarium-damaged kernels, and kernel weight were evaluated. The effect of tebuconazole in disease control was evaluated through spraying the fungicide and then inoculating the central-floret of the wheat head with the following inoculum treatments: a mixture of all Fgss strains, a mixture of all Fmer strains or a mixture of all isolates of both species (1:1). Strains of Fgss showed higher total sporulation and germination rates and were less sensitivity to tebuconazole. The weight of Fusarium-damaged kernels from inoculations with Fmer strains was 50% higher than those inoculated with Fgss. A fungistatic effect on the disease was found for tebuconazole application and harvested kernels showed 25% higher grain weight than the untreated kernels. It is suggested that the distinct yield loss potential by these two species, in association with the fungistatic effect of triazoles could explain the co-occurrence of different mycotoxins in the harvested kernels, which needs to be proven with field data.

Características patogênicas de isolados do complexo Fusarium graminearum e de Fusarium verticillioides em sementes e plântulas de milho / Pathogenic traits of Fusarium graminearum complex and Fusarium verticillioides isolates on seeds and seedlings of maize

No Brasil, diversas espécies de Fusarium são patogênicas ao milho, afetando sementes, plântulas, colmos e grãos. Objetivou-se comparar isolados de F. verticillioides e de duas espécies do complexo F. graminearum (F. graminearum sensu stricto e F. meridionale), de ocorrência predominante em sementes de milho, quanto à taxa de crescimento micelial, capacidade de colonização e redução da germinação da semente, redução da emergência de plântulas e infecção e colonização de colmos de milho.Testes permutacionais e análise de contraste foram usados para discriminar os isolados. Análise de componentes principais foi utilizada para identificar as variáveis responsáveis pela maior variância entre os isolados. Com exceção da redução da germinação, os isolados F. verticillioides apresentaram menores valores de taxa de crescimento micelial, eficiência de infecção, redução na emergência de plântulas e comprimento de lesão em colmos, quando comparados aos demais, que não se diferenciaram. As variáveis redução da emergência e redução da germinação apresentaram maior influência na caracterização dos isolados, sugerindo que sementes infectadas com isolados de qualquer uma das espécies do complexo F. graminearum testadas representam maior risco ao estabelecimento da cultura do que isolados de F. verticillioides.

In Brazil, several Fusarium species are pathogenic to corn affecting seeds, seedlings, stalks and grains. This research aimed to compare isolates from F. verticillioides and from two species of the F. graminearum complex (F. graminearum sensu stricto and F. meridionale) prevalent on corn seeds in relation to mycelial growth rate, ability to colonize and reduce seed germination, reduction in seedling emergence and infection and colonization of corn stalk. Permutational test and contrast analysis was performed to discriminate the isolates and species. Principal component analysis was used to identify the variables leading to greatest variance among the isolates. With the exception of seed germination, F. verticillioides isolates showed lower values for mycelial growth rate, infection efficiency, reduction in seedling emergence and lesion size than F. graminearum complex isolates that were all similar. Seedling emergence and seed germination showed greater influence on the characterization of isolates, suggesting that seeds infected with F. graminearum isolates of any of the species tested represent a greater threat to crop stand than F. verticillioides isolates.

Meio semiseletivo para recuperação e quantificação de Cryptosporiopsis perennans em maçãs / Semi-selective medium for recovery and quantification of Cryptosporiopsis perennans from apple fruits

A podridão "olho de boi", causada pelo fungo Cryptosporiopsis perennans, é uma das doenças de pós-colheita da macieira mais importantes no Brasil. Os objetivos deste trabalho foram desenvolver e avaliar um meio semiseletivo para a recuperação e mensuração da população epífita de C. perennans em maçãs "Fuji". A suplementação de BDA com tetraciclina, nistatina e iprodiona, nas respectivas concentrações de 12,5; 1 e 1µg p.a mL-1, proporcionou o desenvolvimento de colônias de C. perennans estatisticamente igual (P>0,05) ao observado no meio BDA. Em condições de infecção natural e em amostras pré-inoculadas com C. perennans, o meio semiseletivo permitiu detectar e quantificar a população do fungo na superfície dos frutos, além de ter inibido o crescimento de fungos leveduriformes, dematiáceos e leveduras. Em lavagens de frutos previamente inoculados, o número de conídios recuperados com o meio semiseletivo apresentou correlação (r=0,88; P<0,05) com a concentração do inóculo aspergido sobre os frutos.

Bull's eye rot, caused by Cryptosporiopsis perennans, is one of the most important apple's posharvest diseases in Brazil. The aim of this research was to develop and evaluate a semi-selective media to recovery and quantification of the epiphytic population of C. perennans on the apple fruit surface. A PDA medium amended with tetracycline, nistatine and iprodione in concentrations of 12.5; 1 and 1µg i.a.mL-1, respectively, allowed the development of C. perennans colonies statistically similar (P>0.05) to those in PDA media. Nistatine concentrations higher than 1µg.mL-1 inhibited the growth of the pathogen. Under natural infection conditions and pre-inoculation with C. perennans, the media allowed the detection and quantification of the fungal population on the fruit surface without affecting C. perennans development. Number of conidia observed in pre-inoculated fruits was correlated (r=0.88; P<0.05) to inoculum concentration sprayed on the fruit surface.