Physiological and biochemical responses of tomato plants to white mold affected by manganese phosphite

Abstract

Considering the potential of white mold, caused by the fungus Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary, to reduce tomato production, this study aimed to determinate the effect of manganese (Mn) phosphite on tomato resistance by assessing the photosynthetic performance (gas exchange and chlorophyll a fluorescence), the activities of defense enzymes and those related to the antioxidant metabolism as well as the concentrations of photosynthetic pigments, malondialdehyde (MDA), superoxide anion (O 2- ), and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) on plants challenge with S. sclerotiorum. The in vitro assays showed that S. sclerotiorum mycelial growth was inhibited by Mn phosphite in a dose-response manner. The spray of Mn phosphite reduced white mold severity on the leaves of tomato plants. Additionally, higher foliar Mn concentration was observed on plants sprayed with Mn phosphite. The negative effects of S. sclerotiorum infection in the photosynthetic process were mitigated by Mn phosphite application as noticed by the values of net carbon assimilation rate, stomatal conductance to water vapor, transpiration rate, maximal photosystem II quantum yield, and concentration of photosynthetic pigments. The concentrations of MDA, H 2 O 2 , and O 2- on infected leaves were lower upon Mn phosphite spray. In general, the activities of defense enzymes and those related to the antioxidant metabolism were higher for the water-sprayed plants infected by S. sclerotiorum in comparison to those sprayed with Mn phosphite. Based on the results of this study, the application of Mn phosphite may represent a feasible alternative for white mold management in tomato plants. Keywords: Sclerotinia sclerotiorum. Alternative control. Photosynthesis. Host resistance

Considerando o potencial do mofo branco, causado pelo fungo Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary, em reduzir a produção do tomateiro, este trabalho objetivou determinar o efeito do fosfito de manganês (Mn) na resistência do tomateiro através da análise da performance fotossintética (trocas gasosas e fluorescência da clorofila a), as atividades das enzimas de defesa e do metabolismo antioxidativo assim como as concentrações de pigmentos fotossintéticos, de aldeído malônico (MDA), superóxido (O 2- ) e peróxido de hidrogénio (H 2 O 2 ) em plantas desafiadas por S. sclerotiorum. In vitro, o fosfito de Mn inibiu o crescimento micelial de S. sclerotiorum. A aplicação de fosfito de Mn reduziu a severidade do mofo branco em folhas de tomate. Além disso, maior concentração foliar de Mn foi observada em plantas pulverizadas com esse produto. Os efeitos negativos da infecção por S. sclerotiorum no processo fotossintético das plantas foram mitigados com a aplicação de fosfito de Mn, demonstrados pelos valores da taxa líquida de assimilação de CO 2 , condutância estomática, taxa de transpiração, da máxima eficiência quântica do fotossistema II, e concentração de pigmentos fotossintéticos. As concentrações de MDA, H 2 O 2 e O 2- nas plantas infectadas foi menor com a pulverização do fosfito de Mn. De modo geral, a atividade das enzimas de defesa e do metabolismo antioxidativo foram maiores para as plantas pulverizadas com água e infectadas por S. sclerotiorum em relação às pulverizadas com fosfito de Mn. Baseado nos resultados encontrados neste estudo, a aplicação de fosfito de Mn pode se apresentar como uma alternativa viável no manejo do mofo branco em tomateiro. Palavras-chave: Sclerotinia sclerotiorum. Controle alternativo. Fotossíntese. Resistência da planta