Comportamento da ferrugem do cafeeiro pela aplicação de silício | Pattern of coffee leaf rust on coffee plants by silicon

O silício (Si) tem um papel importante nas relações planta-ambiente, pois pode dar as plantas melhores condições para suportar adversidades climáticas, edáficas e biológicas. Dentro desse contexto, o objetivo deste trabalho foi investigar a possibilidade de utilização do Si no manejo da ferrugem (Hemileia vastatrix). Além disso, buscou-se elucidar os possíveis mecanismos de defesa, a nível microscópico e bioquímico, potencializados por esse elemento. No primeiro experimento avaliou-se o efeito doses de silicato de potássio (SP) (8, 20, 40 e 60 g L-1) com alteração do pH para 5,5 e 7,5 ou sem alteração (pH  10,5) sob a germinação de uredósporos de H. vastatrix. No segundo experimento, as mesmas doses de SP utilizadas no ensaio in vitro foram avaliadas através da aplicação foliar, na redução da severidade da ferrugem em mudas de cafeeiro (cv. Catuaí vermelho 44 ). No terceiro experimento, avaliou-se a ação protetora do SP (15 e 35 g L-1; pH 5,5) em mudas de cafeeiro à ferrugem. No quarto experimento, a absorção, translocação e deposição de Si em mudas de cafeeiro através da observação no microscópio eletrônico de varredura (MEV) e de alguns eventos da patogênese de H. vastatrix. No ensaio via solução nutritiva, mudas de cafeeiro foram cultivadas em solução hidropônica de Clarck (1975) modificada, nas doses de 0 e 2 mmol L-1 de Si. Foram avaliados alguns componentes de resistência e variáveis agronômicas (matéria seca, comprimento de raiz, altura da parte aérea e diâmetro de caule), e quantificada a atividade das enzimas glicanases (GLI), peroxidases (POD) e quitinases (QUI) e os teor de Si em folhas e em raízes de mudas de cafeeiro. A aplicação foliar de SP foi eficiente na redução da severidade da ferrugem, entretanto o Si fornecido pela solução nutritiva não apresentou efeito na redução da doença. O SP apresentando efeito protetor local a partir da primeira data de inoculação mantendo-se até 25 dias após a pulverização do produto, embora não houve aumento da absorção foliar de Si em mudas de cafeeiro. Não houve variação nos teores foliares de Si, independente da adição ou não do elemento na solução nutritiva. Observações no MEV indicaram um menor número de pústulas formadas e presença de deposição de placas de SP nas folhas de mudas de cafeeiro pulverizadas. Não houve diferença significativa para os componentes de resistência e variáveis agronômicas avaliadas entre os tratamentos 0 e 2 mmol L-1 de Si. A atividade das enzimas GLI, POD e QUI foram exclusivamente potencializadas pela presença do patógeno. Pode-se concluir deste estudo que plantas de cafeeiro foram ineficientes em absorver o Si pelas raízes ou folhas e, assim, reduzir a severidade da ferrugem. No entanto, a aplicação foliar de SP apresentou potencial em reduzir a severidade da ferrugem possivelmente por um mecanismo diferente daquele possivelmente ativado quando o mesmo é capaz de ser absorvido ativamente pela raiz.

Silicon (Si) plays an important role in plant-environment interaction, mainly because it helps plants to better performance under many abiotic or biotic types of stress. Therefore, this study aimed to investigate the possibility of using Si to control coffee leaf rust, caused by the fungus Hemileia vastatrix, on coffee. Indeed, it was also elucidated some possible mechanisms of resistance, at microscopic and biochemical levels, potentiated by this element. In the first experiment, the effect of potassium silicate (KSi) rates (8, 20, 40, and 60 g L-1) without (pH 10.5) or with (pH 5.5 and 7.5) pH changes on uredospores germination was evaluated. In the second experiment, the effect of foliar spray of KSi, at the same rates and pH values mentioned above, on coffee plants (cv. Catuaí vermelho 44 ) to control rust was tested. In the third experiment, the protector effect of KSi rates (15 and 35 g L-1; pH 5.5) on coffee leaves against fungus infection was studied. In the fourth experiment, the uptake, translocation, and Si deposition on coffee leaves were determined by grown plants on modified Clarck s nutrient solution containing 0 or 2 mmol of Si L-1. In the fifty experiment, some events occurring during the pathogenesis of H. vastatrix on coffee leaves were investigated by using the scanning electron microscopy (SEM). Some components of host resistance, agronomic variables (dry matter, shoot height, root length, and stem diameter), as well as the activity of the enzymes quitinase (QUI), glucanases (GLU), and peroxidases (POX) were evaluated. Si content in leaf and root tissues was also quantified. KSi inhibited uredospores germination. The foliar application of KSi was efficient to decrease rust severity; however Si did not any effect in reducing disease when supplied from nutrient solution. KSi showed protector effect on rust control until 25 days after spray. It was not observed an increase on Si content in leaf tissue of plants sprayed with KSi or grown in nutrient solution amended with 2 mmol Si L-1. SEM observations showed that on coffee leaves from plants sprayed with KSi, a fewer number of pustules on leaves associated with a great extension of leaf area covered by plates of polymerized KSi were observed. There was no difference for the components of host resistance and the agronomic variables evaluated between the treatments 0 and 2 mmol Si L-1. The activity of the enzymes QUI, GLU, and POX did not show any increase on inoculated plants regardless of the presence of Si. It can be concluded from this study that coffee plants were inefficient in uptake Si from either roots or leaves in order to decrease rust severity; however, the spray of KSi showed potential to decrease rust through a mechanism other than one possibly mediated by Si actively uptaked by roots.

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