Quantificação da severidade, herança da resistência e identificação de marcadores RAPD ligados à resistência à ferrugem (Puccinia psidii) em Eucalyptus grandis

Abstract

Utilizando o tamanho das pústulas e o número de soros como critérios para avaliar a severidade, estabeleceu-se a seguinte escala de notas para quantificação da ferrugem em mudas inoculadas de Eucalyptus: S0 = imunidade ou reação de hipersensibilidade, com necrose ou “fleck”; S1 = pústulas puntiformes, < 0,8 mm de diâmetro, com uma ou duas uredínias; S2 = pústulas medianas, de 0,8 a 1,6 mm de diâmetro, com aproximadamente 12 uredínias; e S3 = pústulas grandes, > 1,6 mm de diâmetro, com 20 ou mais uredínias. Aferiu-se a utilidade dessa escala utilizando marcadores RAPD, geneticamente ligados a um gene de resistência à ferrugem, em uma progênie de E. grandis. Plantas das classes S0 e S1 apresentaram os referidos marcadores e foram consideradas resistentes. Plantas das classes S2 e S3 não apresentaram aqueles marcadores e foram consideradas suscetíveis. O erro na classificação entre plantas resistentes e suscetíveis foi apenas de 8%, o que se deveu à proximidade dos limites superior e inferior no tamanho das pústulas das classes S1 e S2, respectivamente. O uso dessa escala permitiu a seleção de grande número de materiais resistentes à ferrugem com relativas rapidez, facilidade e precisão. Mediante a inoculação artificial e a avaliação da severidade entre os 12 e 24 dias após a inoculação em famílias de irmãos- completos de E. grandis, identificou-se, no clone G21, um gene de efeito principal na resistência à ferrugem, aqui denominado Ppr1 (Puccinia psidii resistance, gene 1). A inclusão de plantas da classe S1 entre as plantas resistentes indicou que, além de Ppr1, outros genes de efeito secundário podem atuar na resistência à ferrugem. Esse foi o primeiro caso de identificação de um gene de resistência à ferrugem em Eucalyptus e um dos poucos genes de efeito principal em patossistema não co-evoluído. Utilizando uma progênie de E. grandis, constituída de 994 indivíduos segregantes para resistência à ferrugem, identificaram-se seis marcadores RAPD ligados ao gene Ppr1. O marcador AT9/917 apresentou completa co-segregação com o gene Ppr1 em todas as plantas segregantes avaliadas, indicando localizar-se a uma distância genética máxima estimada de 0,462 cM de Ppr1. Esse marcador foi clonado e seqüenciado, não revelando homologia significativa com seqüências depositadas em bancos de dados. No entanto, esse marcador poderá ser utilizado na clonagem posicional de Ppr1.

Based on the number of sorus and pustule size, a rating scale was developed for evaluation of rust severity in inoculated seedlings of Eucalyptus as follow: S0 = immunity or hypersensitive reaction, with necrosis or fleck; S1 = small pustules, < 0,8 mm diameter, with one or two uredinia; S2 = medium sized pustules, from 0,8 to 1,6 mm diameter, with approximately 12 uredinia and S3 = large pustules, > 1,6 mm diameter, with 20 or more uredinia. Plants belonging to S0 and S1 classes were considered resistant and those belonging to S2 and S3 classes, susceptible. The error in the classification of resistant and susceptible plants was of only 8%. The error is due to similarities in pustule size among plants at the upper limit in the S1 class with plants at the lower limit in the S2 class. The use of this scale allows the screening of rust resistant genotypes. The segregation ratio of resistant to susceptible plants in artificially inoculated E. grandis full-sib progenies suggested that rust resistance is controlled by a major gene, designated Ppr1 (after Puccinia psidii resistance, gene 1). Inclusion of plants belonging to S1 class suggests that, besides Ppr1, other genes of minor effect can be involved in rust resistance. This is the first case of a resistance gene identified in Eucalyptus and one of the few of single inheritance in non-coevolved pathosystems. Using a full-sib progeny of 994 individuals of E. grandis, six RAPD markers linked to the Ppr1 gene were identified. The AT9/917 marker was tightly linked to Ppr1 gene, although sequence does not reveal homology with previously characterized resistance genes in other plant species. This marker can be used as a starting point to positional cloning of Ppr1.