Biochemical changes in soybean leaves infected by Corynespora cassiicola

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Fortunato, Alessandro Antônio
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Soja - Doenças e pragas; Corynespora cassiicola; Respostas antioxidantes; Fitopatologia
• Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/6392

Soybean target spot, caused by the fungus Corynespora cassiicola, has become an important disease on soybean fields in Midwest Brazil nowadays, causing yield losses from 20 to 40%. However, information regarding how soybean plants responds to C. cassiicola infection, especially considering the antioxidant defence system and the induction of basal defence, is still incipient. Therefore, the aim of this work was to investigate at the biochemical responses soybean plants from two cultivars (TMG 132 and FUNDACEP 59) to C. cassiicola. In the first study, it was measured the superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), peroxidase (POX), ascorbate peroxidase (APX), glutathione peroxidase (GPX), glutathione reductase (GR), glutathione S-transferase (GST) and lipoxigenase (LOX) activities as well as the concentrations of ascorbate (AsA), malondialdehyde (MDA), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and superoxide (O 2 •- ). The disease was significantly reduced in leafleats from cv. FUNDACEP 59 compared to cv. TMG 132. In general, upon infection SOD, CAT, POX, APX, GPX, GR and GST activities were significantly higher, regardless of cultivar, in comparison to the control plants. However, LOX activity in soybean plants was lower upon infection regardless of cultivar. The concentration of AsA increased in both cultivars in response to C. cassiicola. The cultivars presented similarities regarding the biochemical responses studied during pathogenesis. However, SOD, APX, GPX and GR activities in inoculated plants from cv. FUNDACEP 59 and as well as the concentration of AsA were increased compared to the same plants from cv. TMG 132. There were observed significant increases in the concentrations of MDA, H 2 O 2 and O 2 •- , especially in diseased plants from cv. TMG 132. The results in the present study indicate that a more efficient antioxidant system in soybean plants, especially for cv. FUNDACEP 59, limited the damage caused by ROS in leave tissues. In the second study, it was determined the ß-1-3-glucanase (GLU), chitinase (CHI), phenylalanine ammonia-lyase (PAL), peroxidase (POX), polyphenoloxidase (PPO) activities as well as the concentration of total soluble phenolics (TSP) and lignin-thioglycolic acid (LTGA) derivatives. As observed in the first study, the disease was significantly reduced in the cv. FUNDACEP 59 compared to cv. TMG 132. GLU, CHI, PAL, POX and PPO activities as well as the concentration of LTGA derivatives significantly increased for the inoculated plants, regardless of cultivar, in comparison to the non-inoculated uponx fungal infection. Moreover, significant differences between inoculated plants from both Amancha alvo da soja, causada pelo fungo Corynespora cassiicola, tornou-se uma importante doença em campos de soja no Centro-Oeste Brasil hoje em dia, causando perdas de produtividade de 20 a 40%. No entanto, informações sobre como as plantas de soja respondem à infecção de C. cassiicola, especialmente considerando o sistema de defesa antioxidantiva e a indução de defesa basal, ainda é incipiente. Portanto, o objetivo deste trabalho foi investigar as respostas bioquímicas de plantas de soja de duas cultivares (TMG 132 e FUNDACEP 59) à C. cassiicola. No primeiro estudo, foram medidas as atividades de superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), peroxidase (POX), peroxidase do ascorbato (APX), peroxidase da glutationa (GPX), glutationa redutase (GR), glutationa S-transferase (GST) e lipoxigenase (LOX), bem como as concentrações de ascorbato (ASA), aldeído malônico (MDA), peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ) e de superóxido (O 2 •- ). A doença foi significativamente reduzida nos folíolos da cv. FUNDACEP 59 em comparação com a cv. TMG 132. Em geral, após a infecção as atividades de SOD, CAT, POX, APX, GPX, GR e GST foram significativamente maiores, independente da cultivar, em comparação com as plantas do controle. No entanto, a atividade de LOX em plantas de soja foi menor independente da cultivar. A concentração de AsA aumentou em ambas as cultivares em resposta a C. cassiicola. As cultivares apresentaram semelhanças quanto as respostas bioquímicas estudadas durante a patogênese. No entanto, as atividades de SOD, APX, GPX e GR em plantas inoculadas da cv. FUNDACEP e 59, bem como a concentração de AsA aumentaram em comparação com as mesmas plantas provenientes da cv. TMG 132. Foram observados aumentos significativos nas concentrações de MDA, H 2 O 2 e O 2 •- , especialmente nas plantas doentes da cv. TMG 132. Os resultados do presente estudo indicam que um sistema antioxidante mais eficiente em plantas de soja, especialmente para o cv. FUNDACEP 59, limitou os danos causados por ROS nos tecidos foliares. No segundo estudo, determinou-se as atividades de β-1-3-glucanase (GLU), quitinase (QUI), fenilalanina amônia-liase (FAL), peroxidase (POX), polifenol oxidase (PFO), bem como a concentração de compostos fenólicos solúveis totais (CFST) e lignina ácido- tioglicólico (LATG). Como observado no primeiro estudo, a doença foi significativamente reduzida na cv. FUNDACEP 59 em relação a cv. TMG 132. Asviii atividades de GLU, QUI, FAL, POX e PFO, bem como a concentração de LATG aumentaram significativamente para as plantas inoculadas, independentemente da cultivar, em comparação com as não-inoculadas após a infecção fúngica. Além disso, diferenças significativas entre as plantas inoculadas de ambas as cultivares ocorreu apenas para PPO e LATG. Não houve diferença na concentração de TSP das plantas inoculadas, independentemente da cultivar, em comparação com as não-inoculadas durante a infecção. No entanto, após a infecção plantas da cv. FUNDACEP 59 tiveram um rápido e significativo aumento em TSP em comparação com as mesmas plantas provenientes da cv. TMG 132. Os resultados do presente estudo indicam que um aumento precoce na atividade da PPO e nas concentrações de TSP e LTGA em plantas de soja foram importantes para resistência à mancha alvo, especialmente para a cv. cultivars occurred only for PPO and LTGA derivatives. There was no difference in the concentration of TSP from inoculated plants, regardless of cultivar, compared to non- inoculated during infection. However, upon infection plants from cv. FUNDACEP 59 had an early and significant increase in TSP compared to the same plants from cv. TMG 132. The results from the present study indicate which an early increase in PPO activity and concentrations of TSP and LTGA in soybean plants were important for resistance to target spot, especially for the cv.