Giberela do trigo: resistência a fungicidas e metanálise da eficácia do controle químico

Abstract

Os fungicidas são normalmente aplicados para o manejo da giberela com o objetivo de garantir a produtividade e reduzir níveis de micotoxinas associadas à doença. Vários ingredientes ativos estão disponíveis no Brasil, sendo que os mais comumente recomendados pertencem ao grupo dos inibidores da demetilação (DMI) e benzimidazóis (MBC), ou usados em mistura com fungicidas do grupo das estrobilurinas (QoI). Dada a importância crescente de epidemias de giberela no Brasil, o uso de fungicidas vêm aumentando consideravelmente e, geralmente, duas aplicações têm sido recomendadas. Parcelas de campo em 16 municípios na região de Guarapuava, Sul do Paraná foram monitoradas durante quatro anos (2011 a 2014) e um total de 227 isolados semelhantes a espécies do complexo de espécies de Fusarium graminearum foram obtidos a partir de espigas de trigo sintomáticas. Uma amostra de 173 isolados foi identificada quanto ao genótipo tricoteceno com base em PCR. Entre eles, 67% foram identificados como 15- (A)cetil-desoxinivalenol(DON), 29% do nivalenol (NIV) e 4% como genótipo 3-ADON. Uma amostra de 35 isolados foi selecionada para determinar a concentração dos fungicidas tebuconazol e carbendazim que reduz em 50% do crescimento de micelial (EC 50 ), usando as seguintes doses (0; 0,5; 1,0; 2,0 e 4,0 μg / ml). As medias estimadas de EC 50 , independente do genótipo, foram 0,39 μg/ml (0,0004 a 3,0) e 1,25 μg/ml (0,91 a 2,65) para tebuconazol e carbendazim, respectivamente. As medias de EC 50 foram 1,32 μg/ml e 1,21 μg/ml para carbendazim e 0,58 μg/ml e 0,05 μg/ml para tebuconazol, para os isolados 15-ADON e NIV ou 3-ADON, respectivamente. O teste não paramétrico Kolmogorov-Smirnov mostrou diferença entre os isolados 15-ADON e os NIV+3-ADON quanto ao tebuconazol (P = 0,002), mas não para o carbendazim (P = 0,514). As doses discriminatórias de 1,4 μg/ml e 2,0 μg/ml foram usadas para identificar isolados menos sensíveis à carbendazim e tebuconazol, respectivamente, em toda coleção. Baseado nessas doses, dois isolados menos sensíveis ao tebuconazol e seis isolados menos sensíveis ao carbendazim foram encontrados, sendo todos originários do munícipio de Guarapuava ao longo de três safras e possuem o genótipo 15-ADON. Houve correlação significativa entre os valores de EC 50 dos dois fungicidas (r = 0,45; P = 0,007). Um único isolado apresentou os maiores valores de EC 50 para ambos fungicidas e apresentou uma mutação (R31K) no gene cyp51A. A presença da reduzida sensibilidade e um isolado resistente, reportado pela primeira vez no Brasil, sugerem que a seleção pode conduzir mudanças nas populações com consequências no manejo da doença. Estudos futuros devem se concentrar em atributos de fitness, competitividade e experimentos in vivo para verificar se a eficácia do fungicida é prejudicada na presença de isolados menos sensíveis. Em estudos de controle químico da giberela, resultados sobre a eficácia têm sido inconsistentes e variáveis para um mesmo fungicida. Uma revisão sistemática de estudos de eficácia dos fungicidas pode ser útil para apontar para os produtos mais eficazes e cenários onde a eficácia pode ser melhorada. Os objetivos deste trabalho foram a) revisar sistematicamente estudos de controle químico para o manejo da giberela realizados no Brasil durante os últimos 15 anos (2000-2015), publicados em revistas com e sem corpo editorial e b) conduzir uma metanálise da eficácia de controle e retorno em produtividade de fungicidas selecionados. Uma busca na literatura identificou 18 estudos que relataram a severidade da giberela (o mesmo que índice giberela) para pelo menos um tratamento com fungicida em comparação com um tratamento controle sem o fungicida, e também uma medida da variância amostral do ensaio. Apenas três e dois estudos relataram valores médios de grãos giberelados e deoxinivalenol (DON), respectivamente. Os estudos foram analisados e oito tratamentos com fungicidas, com pelo menos dez entradas foram selecionados para o estudo de metanálise. Foram incluídos os tratamentos com os fungicidas dos grupos: DMI (tebuconazol, metconazol e propiconazol) e MBC (carbendazim) formulados individualmente e uma pré-mistura de DMI + QoI (azoxistrobina + tebuconazol, piraclostrobina + metconazol, trifloxistrobina + prothioconazol e trifloxistrobina + tebuconazol). Foram testadas uma aplicação (×1) e duas aplicações (×2), sendo a primeira na floração plena e a segunda dez dias após. Um modelo metanalítico multivariado foi ajustado para o log das médias para cada fungicida e o tratamento controle de cada ensaio. A diferença nas estimativas médias do log da severidade entre um tratamento com fungicida e o controle foram usadas para calcular a razão de resposta média (R) e então transformadas para porcentagem de controle (C) e porcentagem de retorno em produtividade (P). A média de C e P variou de 48,94 a 70,39% e de 7,41 a 21,29%, respectivamente. Metconazol (×2) teve o melhor desempenho para reduzir a severidade da doença (C = 70,39%) e tebuconazol (×1) em retorno em produtividade (P = 21,29%). Propiconazol foi o menos eficaz entre os DMIs (C = 48,94%), seguido de carbendazim (C = 53,90%). Em geral, os fungicidas mais eficazes resultaram em maior retorno de rendimento. Quando os grupos de fungicidas foram comparados, em geral, os DMIs e as misturas tiveram o melhor desempenho, especialmente em ensaios conduzidos sob elevada pressão da doença (> 7% no tratamento controle). Os resultados mostraram que a eficácia de controle média em estudos brasileiros quando se utiliza duas aplicações são mais elevadas do que quando se utiliza apenas uma aplicação, como relatado em outro estudo de metanálise na América do Norte. Estudos futuros deverão centrar-se no efeito sobre os níveis de DON, especialmente para as misturas, que estão estrategicamente utilizadas para o controle de doenças foliares.

Fungicides are commonly applied for managing Fusarium head blight (FHB) with the aim of protecting yield and improving grain quality, but especially targeting mycotoxin reduction. Several active ingredients are available in Brazil and the most common belong to the demethylation-inhibitor (DMI) and benzimidazoles (MBC) groups, with the former commonly used in mixture with fungicides of the quinone-outside inhibitor (QoI) group. Given the increasing importance of FHB epidemics in Brazil, the use of fungicides is increasing considerably and usually two sprays are recommended. Experimental trials where fungicides have been applied for FHB control were monitored in 16 municipalities at the Guarapuava region, Southern Paraná, during four years (2011 to 2014). A total of 227 isolates resembling those of the Fusarium graminearum species complex were obtained from wheat heads with FHB symptoms. Of those, 173 isolates were assigned to trichothecene genotypes based on PCR assays. A random sample of 35 isolates from 2011 to 2013 was selected to determine the concentration of tebuconazole and carbendazim fungicides that reduces 50% of the mycelial growth (EC 50 ). The following doses were used: 0, 0.5, 1.0, 2.0 and 4.0 μg/ml. In the PCR assays, most isolates (67%) were of the 15-(A)cetyl-deoxynivalenol (DON), 29% of the nivalenol (NIV) and 4% of the 3-ADON genotype. The estimated means of the EC 50 , irrespectively of the genotype, were 0.39 μg/ml (0.0004 to 3.0) and 1.25 μg/ml (0.91 to 2.65) for tebuconazole and carbendazim, respectively. The mean EC 50 were 1.32 μg/ml and 1.21 μg/ml for carbendazim and 0.58 μg/ml and 0.05 μg/ml for tebuconazole, for isolates of the 15-ADON and NIV + 3-ADON isolates, respectively. A Kolmogorov-Smirnov non-parametric test suggested that the sensitivity to tebuconazole of the 15-ADON and NIV+3-ADON isolates were sampled from populations with different distributions (P = 0.002), but not for carbendazim (P = 0,514). Discriminatory doses of the 1.4 μg/ml and 2.0 μg/ml were used to screen for less- sensitive isolates in the whole sample. Based on those doses, two tebuconazole-less sensitive and six carbendazim-less sensitive isolates were found, all were originated from Guarapuava municipality across three growing seasons and possessed the 15-ADON genotype. There was as significant correlation between the EC 50 values of tebuconazole and carbendazim (r = 0.45; P = 0,007). One isolate exhibited the highest EC 50 values for both fungicides and showed a mutation (R31K) in the cyp51A gene. The presence of less sensitive and a resistant isolate reported for the first time in Brazil suggest that selection may drive changes in the populations with impact in disease management. Future studies should focus on the attributes of fitness, competitiveness and in vivo assays to check whether fungicide efficacy is hindered in the presence of resistant isolates. Furthermore, results on fungicide efficacy have been inconsistent and variable for a same fungicide. Quantitative summary of fungicide data available in the country is lacking and could be useful to point to the most efficacious products and scenarios where efficacy can be improved. The objectives of this work were to a) systematically review the peer- and non- peer reviewed literature on chemical control studies for FHB management conducted in Brazil during the last 15 years and b) conduct a meta-analysis of the control efficacy and yield return of selected fungicides. A search in the literature identified 18 studies that reported FHB severity (same as FHB index) for least one fungicide treatment compared to a non-treated check, and also a measure of sampling variance in the trial. Only three and two studies reported mean values of Fusarium-damaged kernels (FDK) and deoxyninvalenol (DON), respectively. Studies were scrutinized and eight fungicide treatments with at least 10 entries were selected for the meta-analysis study. They included DMI (tebuconazole, metconazole and propiconazole) and MBC (carbendazim) fungicide treatments formulated solo and a pre-mix of DMI+QoI (azoxystrobin + tebuconazole, pyraclostrobin + metconazole, trifloxystrobin + prothioconazole and trifloxystrobin + tebuconazole). One (×1) and two applications (×2) were tested, the first at full flowering and the second 10 days later. A multivariate meta-analytic model was fitted to the log of the means for each fungicide and check treatment of the trial. The difference in the mean estimates of the log of severity between a fungicide treatment and the check were used to calculate the mean response ratio represented by percentage control efficacy (C) and percentage yield return (P). Mean C and P ranged from 48.94 to 70.39% and from 7.41 to 21.29%, respectively. Metconazole (×2) performed best to reduce disease severity (C = 70.39%) and tebuconazole (×1) to increase yield (P = 21.29%). Propiconazole was the least efficacious among the DMIs (48.94%), followed by carbendazim (53.9%). In general, the most efficacious fungicides resulted in higher yield return. When fungicide groups were compared, the DMIs and the mixtures performed best in general, especially in trials conducted under high disease pressure (>7% in the check treatment). Results showed that mean control efficacy in Brazilian studies when using two sprays are higher one spray, as reported in other meta-analysis study in North America. Future studies should focus on the effect on DON levels, especially for the mixtures, which are strategically used for the control foliar diseases.