Expression analysis of ROS producing and scavenging enzyme-encoding genes in rubber tree infected by Pseudocercospora ulei.

South American Leaf Blight (SALB), caused by the ascomycete Pseudocercospora ulei, is responsible for the low productivity of rubber trees in Latin America and is a serious threat to rubber plantations in Asia and Africa, where the rubber trees are derived from highly susceptible clones. Three contrasted genotypes were chosen for their levels of resistance to the pathogen: FX2784 (totally resistant), MDF180 (partially resistant) and PB314 (susceptible). Array analyses were previously performed to identify genes differentially expressed in resistant and susceptible genotypes. Twenty-one genes were selected for further gene expression analysis in non-inoculated and inoculated genotypes from 24 to 216 h post infection (hpi). These genes are involved in ROS production (HbRBOHA, HbRBOHB, HbRBOHC, HbRBOHD), ROS-scavenging systems (cytoplasmic and chloroplastic HbCuZnSOD, HbMnSOD, HbCAT, HbAPX1, HbAPX2, HbMDHAR, HbGCL1, HbGCL2, HbOASTL, HbGPX, HbDHAR), and leaf senescence (HbCASP, HbPCYST, HbWRKY2, HbPLY, HbKAT2). First, a genotype-dependent level of expression was observed. The genes HbRBOHA, HbCuZnSOD cyto, HbCAT, HbGCL and HbWRKY2 were constitutively expressed at lower levels in the MDF180 genotype than in the FX2784 and PB314 genotypes. Conversely, the levels of expression of HbDHAR, HbGPX and HbPCYST were higher in the older, non-inoculated leaves of MDF180. Lower production of ROS and efficient regeneration of reduced ascorbate ensure a balanced redox intracellular state in this genotype. Second, inoculation of the leaves induced few modifications in the expression level of the studied genes. In the MDF180 partially resistant genotype, an increase in the expression level of HbRBOHB, HbRBOHD 48 hpi and a decrease in the expression level of HbDHAR 216 hpi were observed. In the FX2784 totally resistant genotype, an increase in the expression level of HbRBOHD and HbCuZnSOD cyto and a decrease in HbCAT were observed 48 hpi. This transitory variation could be associated with the oxidative burst classically observed in hypersensitive response (HR). The increase in the synthesis of reduced glutathione in this genotype could ensure redox balance and consequently cell homeostasis. In the PB314 susceptible genotype, HbROHC, HbCuZnSOD chloro was up-regulated 216 hpi concomitantly with a decrease in the expression level of HbCAT, consequently causing an accumulation of H2O2 and programmed cell death. The level of expression of a transcription factor, HbWRKY2, was also modulated by the P. ulei infection with early transient up-regulation in the FX2784 totally resistant genotype and permanent up-regulation in the MDF180 partially resistant genotype. These results complement studies on genetic determinism of SALB resistance and a recent publication on Hevea glutathione reductase gene.

Ocorrência de epidemia do mal das folhas em regiões de "escape" do Brasil

ABSTRACT: In January and February 2013 occurred a South American leaf blight epidemic in regions considered as escape zones, causing concern to rubber tree growers and throughout the rubber industry. A possible adaptation of the fungus to escape zones was raised and the consistency of disease control by the use of the binomial: plants with uniform renewal of leaves + dry season, typical of the escape zones, was questioned. The aim of this work was to bring relevant information to the rubber growers about the interaction climate-pathogen-host and to compare normal climate (historical average) and climatic data of the occurrence period of epidemic (January and February 2013). We conclude that was not the pathogen that has adapted to rubber tree in drier conditions, typical in escape regions, but a more humid climate occurred in these drier regions during this period.

RESUMO: Entre janeiro e fevereiro de 2013 ocorreu uma epidemia de mal das folhas em regiões consideradas como de "escape" à doença, causando preocupações e indagações nos produtores de borracha e ao setor heveícola como um todo. Uma possível adaptação do fungo a essas zonas foi levantada e a consistência do controle da doença pela utilização do binômio plantas com troca uniforme das folhas + período seco, típicos de regiões de "escape", foi questionada. O objetivo deste trabalho foi trazer informações importantes aos heveicultores sobre a interação clima-patógeno-hospedeiro e comparar variáveis de normais climatológicas (média histórica) e dados climáticos deste período de ocorrência da epidemia (janeiro e fevereiro de 2013). Concluiu-se que não foi o patógeno que se adaptou às plantas de seringueira em clima mais seco, nas regiões de "escape", mas que o clima mais úmido ocorreu nessas regiões mais secas, nesse período.

Occurrence of South American leaf blight epidemic in escape zones of the Brazil / Ocorrência de epidemia do mal das folhas em regiões de escape do Brasil

In January and February 2013 occurred a South American leaf blight epidemic in regions considered as escape zones, causing concern to rubber tree growers and throughout the rubber industry. A possible adaptation of the fungus to escape zones was raised and the consistency of disease control by the use of the binomial: plants with uniform renewal of leaves + dry season, typical of the escape zones, was questioned. The aim of this work was to bring relevant information to the rubber growers about the interaction climate-pathogen-host and to compare normal climate (historical average) and climatic data of the occurrence period of epidemic (January and February 2013). We conclude that was not the pathogen that has adapted to rubber tree in drier conditions, typical in escape regions, but a more humid climate occurred in these drier regions during this period.(AU)

Entre janeiro e fevereiro de 2013 ocorreu uma epidemia de mal das folhas em regiões consideradas como de escape à doença, causando preocupações e indagações nos produtores de borracha e ao setor heveícola como um todo. Uma possível adaptação do fungo a essas zonas foi levantada e a consistência do controle da doença pela utilização do binômio plantas com troca uniforme das folhas + período seco, típicos de regiões de escape, foi questionada. O objetivo deste trabalho foi trazer informações importantes aos heveicultores sobre a interação clima-patógeno-hospedeiro e comparar variáveis de normais climatológicas (média histórica) e dados climáticos deste período de ocorrência da epidemia (janeiro e fevereiro de 2013). Concluiu-se que não foi o patógeno que se adaptou às plantas de seringueira em clima mais seco, nas regiões de escape, mas que o clima mais úmido ocorreu nessas regiões mais secas, nesse período.(AU)

Occurrence of South American leaf blight epidemic in escape zones of the Brazil / Ocorrência de epidemia do mal das folhas em regiões de escape do Brasil

In January and February 2013 occurred a South American leaf blight epidemic in regions considered as escape zones, causing concern to rubber tree growers and throughout the rubber industry. A possible adaptation of the fungus to escape zones was raised and the consistency of disease control by the use of the binomial: plants with uniform renewal of leaves + dry season, typical of the escape zones, was questioned. The aim of this work was to bring relevant information to the rubber growers about the interaction climate-pathogen-host and to compare normal climate (historical average) and climatic data of the occurrence period of epidemic (January and February 2013). We conclude that was not the pathogen that has adapted to rubber tree in drier conditions, typical in escape regions, but a more humid climate occurred in these drier regions during this period.

Entre janeiro e fevereiro de 2013 ocorreu uma epidemia de mal das folhas em regiões consideradas como de escape à doença, causando preocupações e indagações nos produtores de borracha e ao setor heveícola como um todo. Uma possível adaptação do fungo a essas zonas foi levantada e a consistência do controle da doença pela utilização do binômio plantas com troca uniforme das folhas + período seco, típicos de regiões de escape, foi questionada. O objetivo deste trabalho foi trazer informações importantes aos heveicultores sobre a interação clima-patógeno-hospedeiro e comparar variáveis de normais climatológicas (média histórica) e dados climáticos deste período de ocorrência da epidemia (janeiro e fevereiro de 2013). Concluiu-se que não foi o patógeno que se adaptou às plantas de seringueira em clima mais seco, nas regiões de escape, mas que o clima mais úmido ocorreu nessas regiões mais secas, nesse período.

Ocorrência de epidemia do mal das folhas em regiões de "escape" do Brasil

ABSTRACT: In January and February 2013 occurred a South American leaf blight epidemic in regions considered as escape zones, causing concern to rubber tree growers and throughout the rubber industry. A possible adaptation of the fungus to escape zones was raised and the consistency of disease control by the use of the binomial: plants with uniform renewal of leaves + dry season, typical of the escape zones, was questioned. The aim of this work was to bring relevant information to the rubber growers about the interaction climate-pathogen-host and to compare normal climate (historical average) and climatic data of the occurrence period of epidemic (January and February 2013). We conclude that was not the pathogen that has adapted to rubber tree in drier conditions, typical in escape regions, but a more humid climate occurred in these drier regions during this period.

RESUMO: Entre janeiro e fevereiro de 2013 ocorreu uma epidemia de mal das folhas em regiões consideradas como de "escape" à doença, causando preocupações e indagações nos produtores de borracha e ao setor heveícola como um todo. Uma possível adaptação do fungo a essas zonas foi levantada e a consistência do controle da doença pela utilização do binômio plantas com troca uniforme das folhas + período seco, típicos de regiões de "escape", foi questionada. O objetivo deste trabalho foi trazer informações importantes aos heveicultores sobre a interação clima-patógeno-hospedeiro e comparar variáveis de normais climatológicas (média histórica) e dados climáticos deste período de ocorrência da epidemia (janeiro e fevereiro de 2013). Concluiu-se que não foi o patógeno que se adaptou às plantas de seringueira em clima mais seco, nas regiões de "escape", mas que o clima mais úmido ocorreu nessas regiões mais secas, nesse período.

Ocorrência de epidemia do mal das folhas em regiões de "escape" do Brasil / Occurrence of South American leaf blight epidemic in escape zones of the Brazil

Entre janeiro e fevereiro de 2013 ocorreu uma epidemia de mal das folhas em regiões consideradas como de "escape" à doença, causando preocupações e indagações nos produtores de borracha e ao setor heveícola como um todo. Uma possível adaptação do fungo a essas zonas foi levantada e a consistência do controle da doença pela utilização do binômio plantas com troca uniforme das folhas + período seco, típicos de regiões de "escape", foi questionada. O objetivo deste trabalho foi trazer informações importantes aos heveicultores sobre a interação clima-patógeno-hospedeiro e comparar variáveis de normais climatológicas (média histórica) e dados climáticos deste período de ocorrência da epidemia (janeiro e fevereiro de 2013). Concluiu-se que não foi o patógeno que se adaptou às plantas de seringueira em clima mais seco, nas regiões de "escape", mas que o clima mais úmido ocorreu nessas regiões mais secas, nesse período.(AU)

In January and February 2013 occurred a South American leaf blight epidemic in regions considered as escape zones, causing concern to rubber tree growers and throughout the rubber industry. A possible adaptation of the fungus to escape zones was raised and the consistency of disease control by the use of the binomial: plants with uniform renewal of leaves + dry season, typical of the escape zones, was questioned. The aim of this work was to bring relevant information to the rubber growers about the interaction climate-pathogen-host and to compare normal climate (historical average) and climatic data of the occurrence period of epidemic (January and February 2013). We conclude that was not the pathogen that has adapted to rubber tree in drier conditions, typical in escape regions, but a more humid climate occurred in these drier regions during this period.(AU)

AVALIAÇÃO DE GENÓTIPOS DE SERINGUEIRA (Hevea spp.) AO Microcyclus ulei VISANDO À IDENTIFICAÇÃO DE FONTES DE RESISTÊNCIA HORIZONTAL

The resistance of Hevea rubber tree genotypes to south american leaf blight was evaluated. Two isolates of Microcyclus ulei included in the stage I and II were used. Seedlings in polyetilene bags were inoculated in the B1/B2 growth state with 2 10s conidia/ml. The plants were incubed in humid chamber for 24 hours at 24° C. The latent period (PL), lesion diameter (DL), lesion type (TL), and the reaction type (TR) were determined. The major of genotypes were complete susceptible to at least one isolated of the pathogen. The genotypes that showed moderate resistance to one isolate, generally were suscetible to the other. Only the AM/86/271 genotype showed incomplete resistance characterized by larger PL, small DL and low sporulation, although the number of isolates tested do not warrant the resistance type. Based in these results we concluded that the genotypes tested do not have perspectives to be used in a breeding program for resistance to M.ulei.

Avaliou-se, sob condições controladas, a resistência de genótipos de seringueira ao mal-das-folhas. Empregaram-se dois isolados de Microcyclus ulei, pertencentes aos grupos I e II. Utilizaram-se mudas em sacos plásticos e inocularam-se folíolos nos estádios B1/B2 com uma suspensão de 2 105conídios/ml. Incubaram-se as mudas em câmara úmida a 24° C por 24 horas. Determinaram-se o período latente (PL), diâmetro das lesões (DL), tipo de lesão (TL) e tipo de reação (TR). A maioria dos genótipos testados foi suscetível a pelo menos um isolado do patógeno. Os genótipos que apresentaram resistência moderada, com maior período latente e menor esporulação a um isolado, em geral, foram suscetíveis ao outro. Apenas o genotipo AM/86/271 exibiu resistência incompleta, caracterizada por maior PL, menor DL e baixa esporulação. Entretanto, o número de isolados testados não assegurou o caráter da resistência. Com base nos resultados obtidos concluiu-se que os genótipos avaliados não apresentaram perspectivas para utilização em programas de melhoramento visando resistência ao M.ulei.

AVALIAÇÃO DE GENÓTIPOS DE SERINGUEIRA (Hevea spp.) AO Microcyclus ulei VISANDO À IDENTIFICAÇÃO DE FONTES DE RESISTÊNCIA HORIZONTAL

The resistance of Hevea rubber tree genotypes to south american leaf blight was evaluated. Two isolates of Microcyclus ulei included in the stage I and II were used. Seedlings in polyetilene bags were inoculated in the B1/B2 growth state with 2 10s conidia/ml. The plants were incubed in humid chamber for 24 hours at 24° C. The latent period (PL), lesion diameter (DL), lesion type (TL), and the reaction type (TR) were determined. The major of genotypes were complete susceptible to at least one isolated of the pathogen. The genotypes that showed moderate resistance to one isolate, generally were suscetible to the other. Only the AM/86/271 genotype showed incomplete resistance characterized by larger PL, small DL and low sporulation, although the number of isolates tested do not warrant the resistance type. Based in these results we concluded that the genotypes tested do not have perspectives to be used in a breeding program for resistance to M.ulei.

Avaliou-se, sob condições controladas, a resistência de genótipos de seringueira ao mal-das-folhas. Empregaram-se dois isolados de Microcyclus ulei, pertencentes aos grupos I e II. Utilizaram-se mudas em sacos plásticos e inocularam-se folíolos nos estádios B1/B2 com uma suspensão de 2 105conídios/ml. Incubaram-se as mudas em câmara úmida a 24° C por 24 horas. Determinaram-se o período latente (PL), diâmetro das lesões (DL), tipo de lesão (TL) e tipo de reação (TR). A maioria dos genótipos testados foi suscetível a pelo menos um isolado do patógeno. Os genótipos que apresentaram resistência moderada, com maior período latente e menor esporulação a um isolado, em geral, foram suscetíveis ao outro. Apenas o genotipo AM/86/271 exibiu resistência incompleta, caracterizada por maior PL, menor DL e baixa esporulação. Entretanto, o número de isolados testados não assegurou o caráter da resistência. Com base nos resultados obtidos concluiu-se que os genótipos avaliados não apresentaram perspectivas para utilização em programas de melhoramento visando resistência ao M.ulei.