UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS DEPARTAMENTO DE FITOPATOLOGIA RELATÓRIO FINAL CONFIDENCIAL Uso do AgroSilício® no Controle do Mal-doPanamá (Fusarium oxysporum f.sp. cubense) em Bananeira (Musa spp.) Coordenador do Projeto de Pesquisa Prof. Fabrício de Ávila Rodrigues, Ph.D., UFV/DFP Viçosa, MG Julho, 2007 Relatório Final 2 1. Introdução 1.1 O mal-do-Panamá A bananicultura está entre as atividades agrícolas de maior expressão econômica e de elevado alcance social no Brasil. As estatísticas apontam para uma produção anual em torno de seis milhões de toneladas, em uma área cultivada de 516 mil hectares, distribuídas de Norte a Sul do País, onde a Região Nordeste contribui com cerca 38% da produção e 34% da área cultivada. O consumo efetivo de frutos está na faixa de quatro milhões de toneladas anuais e apenas cerca de 1% da produção é exportada. Como ocorre em qualquer espécie cultivada em grandes áreas, a bananeira é afetada por diversos problemas fitossanitários. A cultura é afetada por diversos problemas fitossanitários causados por fungos, bactérias, vírus, nematóides e insetos. Contudo, os fungos são indiscutivelmente os agentes infecciosos de maior importância para a bananicultura brasileira. Entre as doenças causadas por estes microorganismos destacam-se como as mais importantes a Sigatoka-negra causada por Mycosphaerella fijiensis Morelet, a Sigatoka-amarela, causada por Mycosphaerella musicola Leach, e o mal-do-Panamá, causada por Fusarium oxysporum fsp. cubense (Foc) (Cordeiro et al., 2005; Ploetz, 1994, 2006). Dentre dessas doenças maior atenção tem sido dada às Sigatokas. O fato de atacar genótipos comercialmente importantes, de não existirem cultivares resistentes que suplantem as cultivares comerciais e a necessidade de se realizar grande número de aplicações de fungicidas (até 60), justificam essa atenção. Assim, o mal-do-Panamá, apesar de ser reconhecida como uma das doenças mais destrutivas da bananeira no mundo (Matos et al., 2001; Ploetz, 2006; Viljoen, 2002), tem sido menos atendida. Isto provavelmente, porque a maioria das cultivares que se exportam pertence ao subgrupo Cavendish e são resistentes á Raça 1 de Foc, a qual que predomina nas principais regiões exportadoras. Contudo, a diferença da Sigatoka-negra, o mal-do-Panamá é endêmico em todas as regiões bananicultoras do mundo, seu controle com fungicidas é inviável e o uso de cultivares resistentes está condicionado à aparição de novas raças do patógeno (Gerlach et al., 2000; Groenewald et al., 2006; Smith et al., 2006). Adicionalmente, a diferença dos países exportadores a banana no Brasil é Relatório Final 3 praticamente de consumo interno e as cultivares mais apreciadas pela população como “Maça” e “Prata”, são altamente suscetíveis ao mal-do-Panamá. No Brasil, a doença foi inicialmente observada em Piracicaba no estado de São Paulo em 1930 e, em apenas 3 a 4 anos, dizimou cerca de um milhão de pés de banana ‘Maçã’ (Cordeiro et al., 2005). Posteriormente, grandes áreas de banana ‘Maçã’ foram dizimadas em outras regiões desse Estado e também em Minas Gerais, Goiás e Espírito Santo, sendo que, neste último, mais de 20% das plantas pertencentes ao grupo ‘Prata’ foram eliminadas (Ploetz, 1990; Matos et al. 1998). A infecção das plantas ocorre através do sistema radicular, principalmente pelas raízes secundárias, alcançando, posteriormente, o xilema onde ocorre abundante esporulação. Plantas infectadas exibem um amarelecimento progressivo das folhas mais velhas para as mais novas, começando pelos bordos do limbo foliar e evoluindo no sentido da nervura principal. Posteriormente, as folhas murcham, secam e se quebram junto ao pseudocaule (Cordeiro & Matos, 2003; Cordeiro et al. 2005). Dependendo do nível de resistência da cultivar, plantas doentes não chegam a produzir cachos, ou aquelas que produzem, tem frutos com valor comercial comprometido. O fato de a doença ser causada por um fungo do solo, o qual mesmo na ausência da cultura sobrevive por períodos prolongados, faz com que a medida de controle mais efetiva seja o uso de variedades resistentes. Todavia, o melhoramento genético em bananeira é considerado complexo e demorado. Para isto contribuem fatores inerentes à cultura, como o ciclo longo, níveis de ploidia, frutos sem ou com pouca produção de sementes, entre outros (Dumpe & Ortiz, 1996; Ortiz, 1997; Oselebe et al., 2006; Silva et al., 1998). Desta forma, medidas alternativas de controle devem ser estudadas no intuito de conviver com a doença minimizando as perdas na produção. 1.2 O silício O silício (Si) ocupa 27%, em massa, da composição da crosta terrestre sendo superado apenas pelo oxigênio (Elawad & Green, 1979). Esse elemento ocorre principalmente no mineral inerte das areias, no quartzo (SiO2 puro), na caulinita, micas, feldspato, e em outros minerais de argilas silicatadas (Mengel & Kirkby, 1987). Apesar desse elemento ser de grande abundância na natureza, poucos são os organismos vivos capazes de utilizá-lo. O Si é essencial para alguns organismos 4 Relatório Final marinhos, como as diatomáceas, radiolárias e silicoflagelados, na construção de seus exoesqueletos (Werner & Roth, 1983). Algumas espécies de algas incorporam o Si em suas estruturas com o intuito de fortalecé-las, pois é energeticamente mais viável do que converter um polissacarídeo produzido pela fotossíntese (Round, 1981). Além disso, nesses organismos, o Si é importante no metabolismo de alguns aminoácidos e protéinas. Algumas plantas também são beneficiadas pelo Si, principalmente aquelas pertencentes às famílias Poaceae, Equisetaceae e Cyperaceae (Elawad & Green, 1979). As dicotiledôneas acumulam menos de 0,1% de Si; os cereais de inverno (como o trigo, a aveia, o centeio e a cevada) e a cana de açúcar chegam a acumular mais de 1%, e as gramíneas de ambiente aquático, como o arroz, acumulam acima de 5% de Si na matéria seca (Epstein, 1994). Define-se como acumuladoras de Si, aquelas espécies vegetais capazes de concentrar acima de 1% de Si na matéria seca (Epstein, 1994), a exemplo do arroz, do sorgo e certas espécies de cavalinha (Equisetum sp.). De acordo com os conceitos de essencialidade dos nutrientes minerais estabelecidos por Arnon & Stout (1939), o Si não seria considerado um elemento essencial, pois a planta consegue completar o seu ciclo de vida sem a presença desse elemento, e também porque ele não participa da constituição de nenhuma molécula essencial à planta. No entanto, Epstein (1994), ressalta que plantas crescendo em ambiente rico em Si devem diferir daquelas presentes em ambientes deficientes nesse elemento, principalmente quanto à composição química, resistência mecânica das células, características de superfície foliar, tolerância ao stress abiótico, e ao ataque de fungos e pragas. Assim, a ausência do Si pode ocasionar uma diminuição da capacidade biológica da planta em resistir às condições adversas do meio ambiente onde vive (Rafi et al., 1997). Pelo fato de estar amplamente distribuído na natureza torna-se difícil comprovar, cientificamente, a sua essencialidade às plantas. O fato mais importante atualmente é que a Legislação Brasileira de Fertilizantes passou a considerar o Si como um micronutriente benéfico às diversas culturas e sua incorporação aos fertilizantes NPK tornou-se obrigatória de acordo com o Decreto Lei 4.954 de 14 de Janeiro de 2004. Relatório Final 5 A deficiência de Si ocorre principalmente nos Latossolos cultivados com arroz irrigado na Ásia, América Latina e África os quais são caracterizados pela elevada acidez, acentuada intemperização e desilicificação (Savant et al., 1997b). Nessas classes de solos, o teor de Si é cerca de 5 a 10 vezes menor do que o disponível naquelas que ocorrem nas regiões temperadas, o que explicaria a baixa produtividade do arroz e outras gramíneas cultivadas em tais classes. Os solos orgânicos, os litólicos, as areias quartzosas e os cambissolos também são considerados pobres em Si (Snyder et al., 1986). O Si encontra-se presente no solo na forma de ácido mono ou polisilícico, adsorvido ou formando precipitados com óxidos de alumínio, ferro e manganês, ou constituindo os minerais silicatados primários ou secundários (McKeague & Cline, 1963). A única forma absorvida pelas plantas, principalmente pelas silicófilas, ocorre na forma de monômeros de ácido silícico (H4SiO4). Em arroz, genes aditivos e não aditivos parecem estar envolvidos no mecanismo de absorção de Si (Majumder et al., 1985). Os maiores teores de Si são encontrados nas partes da planta que mais transpiram, como as folhas e a casca dos grãos (Takahashi et al., 1990). Acima de 90% do silício existente na planta de arroz encontra-se insolúvel na forma de silica gel (SiO2⋅nH2O), formada pela polimerização do ácido orthosilícico. O conteúdo de íon silicato varia de 0,5 a 8%, e refere-se a um grupo de ácidos silícicos que reagem facilmente com o molibdato. O ácido silícico coloidal varia de 0 a 3,3% do total de Si, e pertence a um grupo de ácidos silícicos dissolvidos ou dispersos na água, porém não reagem com molibdato (Yoshida et al. 1962). Após ser absorvido juntamente com a água, a mesma é evaporada e o silício é depositado no tecido da planta na forma de silica gel, não ocorrendo translocação para os tecidos mais novos da planta (Epstein, 1994). A maior parte do Si é depositado nas folhas (71% do total), seguido pela casca (13%), pelas raízes (10%) e pelo colmo (6%) (Yoshida, 1975). O Si pode elevar os conteúdos de hemicelulose e lignina, aumentando ainda mais a rigidez da parede celular (Adatia & Besford, 1986). Boylston et al. (1990) mencionaram que o silício foi importante para o aumento da resistência das fibras de algodão ao formar complexos com a pectina e a calose. Na parede celular das Relatório Final 6 plantas de arroz, o Si pode associar-se com a lignina ou com os complexos ligninacarboidrato (Mengel & Kirkby, 1987). Os benefícios agronômicos do Si são inúmeros. Na cultura do arroz, o Si beneficia as plantas aumentando o conteúdo de fósforo nos tecidos devido a uma melhor disponibilidade desse elemento no solo e/ou pela sua mobilidade das raízes para o colmo; melhora o aproveitamento da água diminuindo a taxa de transpiração; aumenta a rigidez das folhas, bainhas e do colmo, torna as folhas mais eretas, aumentando a área fotossintética, e reduz o número de grãos quebrados (Savant et al., 1997a). O Si é essencial para a fertilidade do polén das flores de tomate, soja, pepino e morango (Miyake & Takahashi, 1986). Outras plantas que apresentaram respostas positivas ao Si foram o abacaxizeiro, a alface, a beterraba, a juta, o feijoeiro, o fumo e o repolho (Elawad & Green, 1979). Um outro benefício atribuído ao Si é o controle de importantes doenças fúngicas em culturas economicamente importantes. Em arroz, a brusone (Magnaporthe grisea (Hebert) Barr), a mancha parda (Cochliobolus miyabeanus (Ito & Kuribayashi in Ito) Drechs ex Dastur), a podridão do colmo (Magnaporthe salvinii Catt.), a escaldadura (Monographella albescens Theum), a queima-dasbainhas (Thanatephorus cucumeris (A. B. Frank) Donk), e a discoloração dos grãos (espécies de Bipolaris, Fusarium, entre outros fungos) tiveram suas intensidades significativamente reducidas após a aplicação de Si no solo (Datnoff et al., 1997; Savant et al., 1997b; Rodrigues et al., 2001, 2003b,c). O efeito residual do Si no solo também foi efetivo no controle dessas doenças em safras subsequentes. O Si também controlou o míldio pulverulento em alguns cereais de inverno como o trigo, a cevada e o centeio (Leusch & Buchenauer, 1988, 1989; Rodgers-Gray & Shaw, 2000). A literatura também registra o efeito positivo do Si no controle de doenças fúngicas em dicotiledôneas cultivadas comercialmente, principalmente em hidroponia. A aplicação de silicato de potássio em solução nutritiva, bem como em pulverizações foliares, aumentou significativamente o período latente de Podosphaera xanthii em folhas de abóbora, além de reduzir o número de colônias desse fungo (Menzies et al., 1992). Em um outro estudo, pulverizações foliares de silicato de potássio também foram eficientes em reduzir a severidade do oídio em Relatório Final 7 pepino (Menzies et al., 1991). O uso do silicato de cálcio na solução nutritiva controlou a podridão das raízes causada por Pythium ultimum (Chérif et al., 1992a). O Si reduziu significativamente o número de colônias de Uncinula necator, agente causal do míldio pulverulento da videira, devido a barreira física formada na superfície foliar, a qual impediu a penetração da hifa na epiderme (Bowen et al., 1992). O uso do silicato de cálcio e de sódio é uma prática freqüente nos cultivos protegidos de pepino e roseira na Europa visando o controle do oídio e de lesões no caule ocasionadas por Botrytis cinerea (Bélanger et al., 1995). A redução na incidência da murcha-de-fusário em plantas de pepino requer a aplicação de 2 a 4 t/ha de silicato de cálcio ou de 2,25 a 4,5 t/ha de silicato de potássio (Miyake & Takahashi, 1983). Carver et al. (1987), observaram que um alto teor de Si nas células de plantas de centeio colonizadas por Erysiphe graminis impediu o crescimento do tubo germinativo do conídio. Muir et al. (1999), verificaram que a adição de cinza da casca de arroz no substrato utilizado para cultivo de pepino, boca de leão e margarida, protegeu as plantas do ataque de oídio e Colletotrichum gloeosporioides. Os mecanismos de resistência conferidos pelo Si permanece em discussão pela comunidade científica. Do ponto de vista morfológico, o aumento da resistência do arroz a brusone, o qual é considerado um patossistema modelo nos estudos envolvendo Si, está associado com a densidade de células da epiderme silicificadas (Ishiguro, 2001). De um outro lado, a deposição e polimerização do ácido monosilícico abaixo da cutícula formando uma camada dupla cutícula-sílica é outra hipótese comumente aceita para explicar o aumento da resistência do arroz a penetração por M. grisea (Yoshida, 1965). Recentemente, Kim et al. (2002) investigaram os eventos citológicos envolvidos na resistência mediada pelo Si a brusone. Os autores concluíram que a fortificação da parede celular das células da epiderme foi a responsável pela redução do número de lesões foliares. Porém, os autores não apresentaram nenhuma evidência de que a hifa do fungo não foi capaz de ultrapassar a parede celular fortificada pela deposição de Si. Rodrigues et al. (2003a) investigou a nível ultraestrutural e citoquímico os eventos da patogênese na interação arroz-M. grisea com a aplicação de Si. Os autores apresentaram as primeiras evidências citológicas de que o aumento na Relatório Final 8 resistência do arroz a brusone mediada pelo Si foi devido ao acúmulo de compostos fenólicos. Observações ultraestruturais de amostras de folhas coletas de plantas não recebendo Si revelou que inúmeras células da epiderme e do mesófilo foram desprovidas de organelas funcionais além de terem a parede celular completamente degradada por enzimas produzidas pelo fungo. A presença de material osmiofílico associado com células fúngicas foi raramente observada nas células da epiderme e do mesófilo. Em plantas recebendo Si, as hifas do fungo presentes nas células da epiderme, do mesófilo e do sistema vascular ficaram vazias e foram circundadas por uma camada densa de material osmiofílico. Marcação citoquímica de quitina na parede das células do fungo não revelou nenhuma diferença no padrão de localização desse material nas amostras obtidas de plantas recebendo ou não Si no período de 96 h após a inoculação com M. grisea. Isso indica que a produção de quitinases como um mecanismo de defesa do arroz a brusone não foi importante. De um outro lado, a ocorrência de células fúngicas vazias circundadas por material amorfo (osmiofílico) em amostras de plantas recebendo Si sugere claramente que compostos fenólicos ou fitoalexinas tiveram um papel crucial na resistência do arroz a brusone. Em um outro estudo, Rodrigues et al. (2004) testaram a hipótese de que uma alteração no desenvolvimento de M. grisea nas células das folhas de arroz recebendo Si poderia estar associado com um aumento na produção de fitoalexina(s). Análise das cinco sub-frações (SF) da fração etil-éter obtida de extrato foliares de plantas de arroz recebendo ou não a aplicação de Si e inoculadas com M. grisea revelou que apenas a SF cinco apresentou atividade anti-fúngica contra M. grisea. A SF cinco do tratamento recebendo Si foi mais tóxica contra o fungo do que a SF cinco do tratamento sem Si. Com base nessa informação, a SF cinco dos tratamentos com e sem Si foram analizadas por HPLC. Esse procedimento permitiu separar duas fitoalexinas caracterizadas como momilactona A e B. Essas momilactonas foram induzidas em pequenas quantidades em plantas não inoculadas sem ocorrer nenhuma diferença entre plantas recebendo ou não a aplicação de Si. Ao contrário, a indução dessas momilactonas foi de 2.5 vezes maior em extrato de plantas recebendo Si e inoculadas com M. grisea do que no extrato de plantas inoculadas sem receberem Si. Plantas não recebendo Si e Relatório Final 9 inoculadas com M. grisea, mesmo que produzam compostos antifúngicos incluíndo essas momilactonas, não foram eficientemente protegidas da colonização do fungo ao contrário de plantas recebendo Si e inoculadas com M. grisea. Embora pouco se conhece como o Si atua para aumentar a resistência do arroz a brusone, as hipóteses do impedimento físico e químico devem ser mutualmente consideradas. É bem possível que o Si, por ser um semi-metal, esteje amplificando o(s) mecanismo(s) de resistência do arroz a brusone, principalmente por atuar na rota metabólica dos fenilpropanóides que passam a exercer uma atividade anti-fúngica. No caso das dicotiledôneas, Menzies et al. (1991) observou uma mudança drástica na expressão da defesa de células da epiderme de pepineiro colonizadas por Podosphaeria xanthii. Compostos fenólicos acumularam de forma mais rápida nas células de plantas recebendo Si e infectadas pelo fungo do que nas células de plantas não recebendo esse elemento. Essa descoberta mudou a visão desse grupo canadense de pesquisadores os quais acreditavam que o Si insolúvel encontrado nas papilas e na parede cellular das células de pepineiro em contato próximo com o fungo exercia uma barreira física para evitar a sua penetração. Como afirmou Samuels et al. (1994), o Si deve estar na forma solúvel dentro da célula durante a penetração e/ou no início do processo de infecção por P. xanthii para que a resistência do pepineiro possa ser manifestada de forma eficiente e constante. O Si também tem aumentado a resistência do pepineiro ao oomyceto Pythium ultimum. Células das raízes de plantas de pepineiro infectadas por esse oomyceto e recebendo a aplicação de Si responderam de forma mais rápida a infecção através do acúmulo de compostos fenólicos. Ao contrário da barreira física, os fenóis presentes exerceram um efeito tóxico que impediu o ingresso do patógeno no sistema vascular (Chérif et al., 1992b). O interessante é que em nenhum dos depósitos de fenóis bem como na parede das células das raízes foi detectado a presença de Si após o exame do material vegetal sob raios-X acoplado ao microscópio de varredura (Chérif et al., 1992c). Assim, ficou excluído a possibilidade do Si atuar apenas como uma barreira física que limita a colonização do patógeno nas células das raízes do pepineiro. Em um outro estudo, Chérif et al. (1994) observou que a atividade de enzimas relacionadas com a patogênese quitinases, peroxidases e polifenoloxidases em planta de pepineiro recebendo Si e Relatório Final 10 inoculadas com P. ultimum tiveram um aumento brusco ao contrário do observado em plantas não recebendo Si e inoculadas com o patógeno. A descoberta de que uma nova classe de fitoalexina é induzida em pepineiro recebendo Si após infecção por P. xanthii (Fawe et al., 1998) leva a crer que esse elemento potencializa uma cascata de eventos bioquímicos relacionados com a defesa do pepineiro a patógenos (Fawe et al., 2001). Recentemente, Bélanger et al. (2003) reportaram uma extensiva deposição de fenóis glicolizados, após marcação citoquímica com sonda específica, na parede das células da epiderme de trigo recebendo Si e colonizadas por Blumeria graminis f.sp. tritici. A presença desses compostos também foi observada envolvendo a membrana extra-haustorial do fungo, o qual teve a absorção de nutrientes comprometida. 2. Objetivo Geral Este projeto de pesquisa tem como objetivo principal investigar a possibilidade de utilização da fertilização com AgroSilício® no aumento da resistência da bananeira a infecção pelo fungo Fusarium oxysporrum fsp. cubense, agente causal do mal-do-Panamá. Relatório Final 11 3. Justificativa Com base em uma extensiva revisão de literatura de trabalhos publicados nacional e internacionalmente sobre o mal-do-Panamá da bananeira, verificou-se a inexistência de estudos mostrando o efeito do Si no controle dessa doença. Isto mostra a importância da realização desse projeto de pesquisa para determinar o potencial de utilização desse elemento no controle do mal-do-Panamá da bananeira quando consideramos os enormes prejuízos que essa doença tem causado aos produtores de banana, principalmente na região do Norte de Minas Gerais. É necessário pesquisar medidas alternativas de controle do Mal-do-Panamá da bananeira que sejam viáveis economicamente e que causem menor impacto ao meio ambiente. A fertilização silicatada é uma opção interessante para o controle dessa doença especialmente quando a bananeira é cultivada em áreas onde o solo é deficiente nesse elemento. Além disso, em comparação aos fungicidas, a fertilização silicatada não agride o meio ambiente e permite que a bananeira seja produzida dentro da filosofia de uma Agricultura sustentável. A bananeira é uma cultura que demanda grande quantidade de água e de nutrientes (Lahav, 1995), porém pouco é conhecido sobre o efeito do Si em banana (Musa spp.). A concentração de Si em plantas jovens de banana varia de 0,7 a 3,8% (Jauhari et al., 1974) e pode ser considerada uma planta acumuladora de Si devido à contastação da presença de fitólitos nas células das folhas e do pseudocaule (Tomlinson, 1969; Prychid et al., 2004; Henriet et al., 2006). Existe evidência na literatura de que bananeira cultivada em solo da classe Vertisol é mais resistente às infecções fúngicas devido à alta concentração de Si disponível na solução do solo (Delvaux, 1995). Isto sugere que a adubação com Si possa vir a constituir uma alternativa para o controle de doenças da bananeira, a exemplo do mal-do-Panamá. Contudo, estudos no intuito de verificar o efeito do Si sobre a incidência do mal-do-Panamá não foram encontrados. É interessante chamar a atenção para o fato de que as raízes da banana são capazes de induzir a dissolução da argila no solo aumentando a disponibilidade de Si na região da rizosfera (Hinsinger et al., 2001; Rufyikiri et al., 2004) fato este que aumentaria o potencial do uso deste elemento para o controle de doenças. Relatório Final 12 4. Material & Métodos O experimento foi conduzido em condições de casa-de-vegetação pertencente ao Departamento de Fitopatologia (DFP) da Universidade Federal de Viçosa. O material de solo dos primeiros 20 cm de um Latossolo Vermelho Amarelo álico (LVa), de textura muito argilosa, foi coletado no município de Uberlândia, região do Triângulo Mineiro, Minas Gerais, e utilizado nesse estudo. Essa classe de solo foi escolhida por apresentar baixos teores estimados de caulinita, de Si disponível (14,6 ppm), natureza álica e um alto índice de intemperismo, características específicas de um solo pobre em Si e adequada para um estudo utilizando qualquer fonte fornecedora desse elemento. Como fonte de Si foi utilizado o produto comercial AgroSilício® (Recmix do Brasil S.A.). As características químicas desse produto são: poder relativo de neutralização total (PRNT) de 88%, teor total em SiO2 de 23% e teor total em CaO de 38%. Foi utilizada a dose de 1,25 g de AgroSilício®/kg de solo de acordo com a recomendação de calagem. Como tratamento adicional foi utilizado calcário dolomítico (1,58 g/kg de solo) com o objetivo de equilibrar o teor de cálcio presente nesse tratamento com o tratamento que recebeu a aplicação de AgroSilício®. De forma a equilibrar o teor de magnésio entre os tratamentos, adicionou-se 0,14 g de MgCO3/kg de solo contido nas bandejas que receberam a aplicação de AgroSilício®. Somente o teor de Si variou entre os tratamentos. O material de solo, presente em cada bandeja que recebeu a dose de AgroSilício® e a dose de calcário sofreu incubação por um período de 30 dias. Durante este período, a umidade do material de solo dentro de cada bandeja foi mantida constante. Após o período de incubação, foi feita a homogeneização do material de solo presente em cada bandeja contendo a dose de AgroSilício® e a dose de calcário. Amostras de 10 g de material de solo foram coletadas dessas bandejas e utilizadas para compor uma amostra composta para verificar se houve aumento do pH e iniciar o transplantio das mudas de bananeira. Mudas de bananeira das cultivares Grande Naine e Maçã, obtidas de cultura de tecido, foram transplantadas para bandejas plásticas contendo 4,5 kg de solo (Figuras 1 e 2). As plantas foram mantidas em casa-de-vegetação por um período de 45 dias (Figuras 3, 4 e 5). As plantas foram irrigadas diariamente com água Relatório Final 13 deionizada e semanalmente receberam 100 mL de uma solução nutritiva de Hoagland modificada como segue: macronutrientes - KH2PO4, 0,136 g/l; KNO3, 0,5055 g/l; Ca(NO3)2.4H2O, 1,181 g/l; MgSO4.7H2O, 0,23 g/l e micronutrientes KC1, 3,728 mg/l; H3BO3, 1,546 mg/l; MnSO.4H2O, 0,338 mg/l; ZnSO4.7H2O, 0,575 mg/l; CuSO4.5H2O, 0,125 mg/l; H2MoO4 (85% MoO3), 0,081 mg/l; FeEDTA, 0,922 mg/l. Figura 1. Mudas de bananeira sendo transplantadas para bandejas plásticas. Figura 2. Mudas de bananeira das duas cultivares recém-transplantadas para as bandejas. Vista parcial do experimento. Relatório Final 14 Figura 3. Crescimento das plantas de bananeira das duas cultivares em casa-devegetação. Vista parcial do experimento. Figura 4. Crescimento das plantas de bananeira das duas cultivares em casa-devegetação. Vista parcial do experimento. Relatório Final 15 Figura 5. Plantas de bananeira crescendo em bandejas antes do momento da inoculação. As plantas foram inoculadas com Fusarium oxysporum f.sp. cubense (Foc) aos 35 dias após serem transplantadas para as bandejas contendo os tratamentos (dose de AgroSilício® e dose de calcário). Para a inoculação, foi utilizado um isolado monospórico (VG01206) de Foc obtido da EMBRAPA-Mandioca e Fruticultura Tropical, comprovadamente patogênico à bananeira. Para a obtenção dos conídios de Foc, foi utilizada a metodologia descrita por Subramaniam et al. (2006). Para isto, o fungo foi repicado para placas de Petri contendo meio de cultura batata-dextrose-ágar e, posteriormente, incubadas a 25oC na ausência de luz. Uma vez que o crescimento micelial cobriu totalmente o meio de cultura, as placas foram observadas em microscópio de luz para a presença de conídios. Comprovada a presença de conídios, a suspensão conidial foi ajustada com auxílio do hemacitômetro para 2 x 106 conídios/mL. As plantas foram removidas cuidadosamente das bandejas e suas raízes foram cortadas a 5 cm da base. A inoculação foi realizada colocando as raízes das plantas na suspensão de conídios por 2 horas e, logo após, as plantas foram re-transplantadas para as respectivas bandejas. Raízes de plantas colocadas em água destilada estéril foram usadas como testemunha. Relatório Final 16 A Figura 6 mostra as etapas utilizadas para a inoculação das mudas de bananeira. A B C Figura 6. Etapas da inoculação das plantas de bananeira com o fungo Fusarium oxysporum f.sp. cubense, agente causal do mal-do-Panamá. A - corte das raízes, B - raízes das mudas sendo expostas à suspensão de conídios do fungo e C – mudas sendo re-transplantadas para as respectivas bandejas com os tratamentos após a inoculação. Relatório Final 17 Aos 35 dias após a inoculação, avaliou-se o comprimento relativo da lesão (CRL) em cada planta. Para tal, mediu-se o comprimento desde a base do rizoma até a extremidade distal do pseudocaule (CP) e o comprimento da lesão (CL) nesse intervalo. O CRL foi obtido utilizando-se a fórmula: CRL = CL x 100/CP. Avaliou-se também o escurecimento do rizoma e do pseudocaule de acordo com a seguinte escala de notas: 1 - raízes sadia, 2 - raízes com necrose, 3 - necrose intensa, 4 - necrose na raiz principal e raiz nova sem infecção, 5 - necrose na raiz principal e raiz nova com infecção e 6 - raízes mortas. A partir das notas obtidas, calculou-se o índice de doença (ID) de acordo com a fórmula proposta por McKinney (Mckinney, 1923) onde: ID (%) = 100 x Σ (f.v)/(n.x) ID = índice de doença f = número de plantas com a mesma nota atribuída v = nota atribuída n = número total de plantas avaliadas x = nota máxima da escala No final do experimento, separaram-se as folhas, o pseudocaule e o sistema radicular de cada planta das repetições de cada tratamento. O material vegetal foi lavado em água destilada e secado em estufa com ventilação forçada de ar a 70°C até atingir peso constante para determinação do peso da matéria seca. Após a determinação do peso da matéria seca, o material vegetal foi moído em moinho tipo Thomas-Wiley equipado com peneira de 20 mesh. Determinou-se o teor de Si nas amostras do material vegetal (folhas, pseudocaule e raiz separadamente) de acordo com a metodologia proposta por Korndörfer et al. (2004). O teor de Ca na folha, pseudocaule e raiz, separadamente, foi obtido por digestão nitroperclórica e espectrofotometria de absorção atômica (Silva et al., 1999). O experimento foi instalado em delineamento inteiramente casualizado num esquema fatorial 2x2x2 com cinco repetições. Os fatores estudados foram: duas cultivares de bananeira, os produtos AgroSilício® e calcário e plantas não inoculadas e inoculadas com Foc. Cada repetição foi constituída de uma bandeja plástica contendo 8 plantas de bananeira. Os dados obtidos foram submetidos a análise de variância e as médias dos tratamentos comparadas pelo teste de Tukey (quando a interação entre os fatores foi significativa) ou pelo teste-t de Student utilizando o software SAEG da Universidade Federal de Viçosa. Relatório Final 18 5. Resultados Em plantas não inoculadas, não houve diferença significativa entre as cultivares Grande Naine e Maçã quanto ao teor de Si na folha, pseudocaule e raiz (Figura 7). O teor de Si na folha foi significativamente maior no tratamento com AgroSilício® em relação a aplicação de calcário. Não houve diferença significativa entre os tratamentos AgroSilício® e calcário quanto ao teor de Si no pseudocaule e na raíz. Em plantas inoculadas, não houve diferença significativa quanto ao teor de Si na folha e no pseudocaule entre as cultivares Grande Naine e Maçã (Figura 8). Na raiz, o teor de Si foi significativamente maior na cultivar Maçã. O teor de Si na folha, pseudocaule e raíz foi significativamente maior em plantas crescidas na presença de AgroSilício® do que de calcário. Relatório Final 19 Figura 7. Teor de silício (Si) na folha (A), pseudocaule (B) e raiz (C) de plantas de bananeira das cultivares Grande Naine e Maçã não inoculadas e crescidas em solo contendo calcário (-Si) ou AgroSilício® (+Si). * = significativo ao nível de 1% pelo teste-t; ns = não significativo. Relatório Final 20 Figura 8. Teor de silício (Si) na folha (A), pseudocaule (B) e raiz (C) de plantas de bananeira das cultivares Grande Naine e Maçã inoculadas com Fusarium oxysporum f.sp. cubense e crescidas em solo contendo calcário (-Si) ou AgroSilício® (+Si). teste-t; ns * e ** = significativo ao nível de 1 e 5%, respectivamente, pelo = não significativo. Relatório Final 21 Em plantas não inoculadas, houve diferença significativa entre as cultivares Grande Naine e Maçã quanto ao teor de Ca apenas na folha e pseudocaule (Figura 9). Houve diferença significativa entre os tratamentos AgroSilício® e calcário quanto ao teor de Ca apenas na raíz. Em plantas inoculadas, houve diferença significativa entre as cultivares Grande Naine e Maçã quanto ao teor de Ca apenas na folha e no pseudocaule (Figura 10). Não houve diferença significativa entre os tratamentos AgroSilício® e calcário quanto ao teor de Ca na folha, pseudocaule e raíz. Relatório Final 22 Figura 9. Teor de cálcio (Ca) na folha (A), pseudocaule (B) e raiz (C) de plantas de bananeira das cultivares Grande Naine e Maçã não inoculadas e crescidas em solo contendo calcário (-Si) ou AgroSilício® (+Si). * e ** = significativo ao nível de 1 e 5%, respectivamente, pelo teste-t; ns = não significativo. 23 Relatório Final Figura 10. Teor de cálcio (Ca) na folha (A), pseudocaule (B) e raiz (C) de plantas de bananeira das cultivares Grande Naine e Maçã inoculadas com Fusarium oxysporum f.sp. cubense e crescidas em solo contendo calcário (-Si) ou AgroSilício® (+Si). significativo. * = significativo ao nível de 1% pelo teste-t; ns = não 24 Relatório Final De acordo com a Tabela 1, observa-se que não houve diferença significativa entre os tratamentos calcário e AgroSilício® quanto ao CRL em mudas da cultivar Grande Naine. Para a cultivar Macã, o CRL foi significativamente maior na presença de calcário com uma redução de 39% no valor dessa variável na presença do AgroSilício®. Na presença de calcário, o maior CRL ocorreu em mudas da cultivar Maçã e não houve diferença no CRL entre as cultivares Grande Naine e Maçã na presença do AgroSilício®. Tabela 1. Comprimento relativo de lesão em plantas de bananeira das cultivares Grande Naine e Maçã crescendo em solo contendo calcário ou AgroSilício®. Tratamentos Calcário AgroSilício® C.V. (%) Cultivares* Grande Naine 13,77 aA 13,22 aA Maçã 23,98 aB 14,67 bA 19,00 * Médias seguidas pela mesma letra minúscula na coluna e maiúscula na linha não diferem entre si pelo teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade. C.V. = coeficiente de variação. Houve redução drástica nos sintomas do mal-do-Panamá (escurecimento do rizoma em progressão ao pseudocaule) nas mudas das cultivares de bananeira Grande Naine e Maçã crescidas em solo contendo AgroSilício® (Figura 11). 25 Relatório Final A B Calcário AgroSilício® Figura 11. Sintomas do mal-do-Panamá em plantas de bananeira das cultivares Grande Naine (A) e Maçã (B) crescidas em solo contendo calcário ou AgroSilício®. 26 Relatório Final Não houve diferença significativa entre as cultivares Grande Naine e Maçã quando ao ID (Figura 12). Na presença do AgroSilício®, o ID foi significativamente reduzido em 5% em relação ao tratamento com calcário. 100 ns * ID (%) 80 60 40 20 0 Grande Naine Maçã + Si - Si Tratamentos Figura 12. Índice de doença (ID) em plantas de bananeira das cultivares Grande Naine e Maçã crescidas em solo contendo calcário (-Si) ou AgroSilício® (+Si). * = significativo ao nível de 5% pelo teste-t; ns = não significativo. Relatório Final 27 Em plantas não inoculadas, houve diferença significativa entre as cultivares Grande Naine e Maçã quanto ao peso da matéria seca de folhas, pseudocaule, raíz e total (Figura 13). Não houve diferença significativa entre os tratamentos AgroSilício® e calcário quanto ao peso da matéria seca de folhas, pseudocaule, raíz e total. Em plantas inoculadas, houve diferença significativa entre as cultivares Grande Naine e Maçã apenas quanto ao peso da matéria seca de folhas, raíz e total (Figura 14). Não houve diferença significativa entre os tratamentos AgroSilício® e calcário quanto ao peso da matéria seca apenas para folhas, raíz e total. 28 Relatório Final Figura 13. Peso da matéria seca (PMS) de folhas (A), pseudocaule (B), raiz (C) e total (folhas + pseudocaule + raíz) de plantas de bananeira das cultivares Grande Naine e Maçã não inoculadas e crescidas em solo contendo calcário (-Si) ou AgroSilício® (+Si). significativo. ** = significativo ao nível de 1% pelo teste-t; ns = não 29 Relatório Final Figura 14. Peso da matéria seca (PMS) de folhas (A), pseudocaule (B), raiz (C) e total (folhas + pseudocaule + raíz) de plantas de bananeira das cultivares Grande Naine e Maçã inoculadas com Fusarium oxysporum f.sp. cubense e crescidas em solo contendo calcário (-Si) ou AgroSilício® (+Si). 1% pelo teste-t; ns = não significativo. ** = significativo ao nível de Relatório Final 30 6. Conclusões A) plantas de bananeira supridas com AgroSilício®, independente da inoculação com Foc, apresentaram um aumento no teor de Si na folha em comparação às plantas não supridas com essa fonte de silício; B) não houve diferença quanto ao teor de Ca nos tecidos das plantas das duas cultivares de bananeira inoculadas com Foc. Assim, qualquer efeito do AgroSilício® em reduzir a intensidade do mal-do-Panamá deve-se exclusivamente ao Si contido nesse produto; C) plantas supridas com AgroSilício®, principalmente da cultivar Maçã considerada altamente suscetível ao mal-do-Panamá, apresentaram uma redução significativa na intensidade da doença e D) em geral, plantas supridas com AgroSilício® e inoculadas com Foc apresentaram um ganho em matéria seca em relação às plantas crescidas na presença de calcário. Relatório Final 31 7. Literatura Consultada Adatia, M. H. & Besford, A. T. The effects of silicon on cucumber plants grown in recirculating nutrient solution. 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