Problem Formülasyonu

Na natureza, em geral, as plantas possuem mecanismos eficientes de resistência a doenças, haja visto que apesar da grande diversidade de microrganismos, aos quais as plantas estão expostas, apenas uma pequena porção destes estão associados a doenças de plantas. Estes mecanismos de resistência podem ser classificados em estruturais (espessura da cutícula, número e disposição de estômatos e tricomas) e bioquímicos (substâncias fungitóxicas e anti-proteicas). Estes mecanismos constituem o que se denomina de resistência de planta não-hospedeira (PASCHOLATTI; LEITE, 1995). Nos agrossistemas, ao substituir a diversidade natural das plantas por uma ou poucas espécies geneticamente uniformes, tornou-se inevitável o surgimento ou agravamento das doenças. (YORINORI; KIIHL, 2001).

Para Mew e Natural (1993) além de ter fontes de resistência, para o desenvolvimento de variedades resistentes é necessário gerar e organizar informações sobre as interações patógeno-hospedeiro, tipos de doenças e epidemias caudadas pelo patógeno e sobre a variabilidade do patógeno no ecossistema. Entretanto, no caso da resistência a bactérias, o maior desafio é a durabilidade da resistência, frente a potencial de variabilidade do patógeno devido ao seu rápido ciclo de vida.

Segundo Camargo (1995) a resistência genética de plantas a fitopatógenos pode ser classificada pelo número de genes responsáveis pelo caráter., ou seja, por sua estrutura genética. Neste caso, pode ser classificada como resistência qualitativa ou monogênica (um só gene responsável) e resistência quantitativa, ou poligênica (varias genes envolvidos). A distinção entre resistência qualitativa ou quantitativa se baseia na magnitude de seus efeitos e na distinção de classes na manifestação fenotípica desses efeitos. A resistência qualitativa, ou monogênica, é caracterizada quando o efeito de um único gene pode ser identificado e a sua segregação provoca variações discretas no fenótipo A resistência quantitativa, ou poligênica, apresenta variações

contínuas no fenótipo, não individualizáveis e podem sofrer grande efeito ambiental (CAMARGO, 1995; CAMARGO, 2001). Dentro de um patossistema, a identificação da ocorrência de uma resistência qualitativa não excluiu a possibilidade de ocorrência da resistência quantitativa, podendo ocorrer vários eventos conjuntos de resistência qualitativa e quantitativa. A distinção entre o tipo de resistência, qualitativa ou quantitativa, é importante para definir o método de seleção a ser empregado (CAMARGO, 1995).

Epidemiologicamente a resistência pode ser classificada como horizontal e vertical. A resistência vertical é expressa através de uma interação diferencial entre cultivares do hospedeiro e raças do patógeno. Esta expressão confere ao cultivar, imunidade ou hipersensibilidade contra determinadas raças do patógeno. Nos sistemas em que a resistência vertical opera, a quantidade de inoculo produzida pelo ciclo primário é reduzida, atrasando a progressão da epidemia. A resistência horizontal é expressa através de efeitos parciais e quantitativos. A eficiência da infecção é menor do que em uma cultivar suscetível; aumenta o período latente; as lesões crescem lentamente e o número de esporos produzidos é menor, de forma que esses efeito somados produzem uma redução na taxa de desenvolvimento da doença em todas as raças do patógeno. A resistência horizontal não apresenta uma interação diferencial entre hospedeiro e raças do patógeno; os isolados diferem apenas quanto a agressividade. A distinção da natureza epidemiológica da resistência é importante pois permite prever as conseqüências da utilização dos tipos de resistência no progresso da doença e na durabilidade da resistência (CAMARGO; BERGAMIN FILHO, 1995)

O fato de uma cultivar apresentar resistência horizontal não impede que também apresente resistência vertical, e vice-versa. Também não implica que os genes envolvidos em cada evento seja pertencente a classes distintas. Raças agressivas podem apresentar virulência e vice-versa. A classificação epidemiológica também não apresenta relação obrigatória com a classificação quanto ao número de genes. A resistência horizontal ou a vertical, podem ser originadas tanto por monogenes ou quanto por poligenes. No entanto, é comum achar relatos de resistência vertical associada ao padrão de segregação monogênico; e relatos de resistência horizontal associada a poligenes. Contudo, esta não é uma relação obrigatória (CAMARGO; BERGAMIN FILHO, 1995)

Do ponto de vista da estratégia de melhoramento, é importante observar que a resistência vertical monogênica é mais suscetível de ser quebrada pela capacidade microevolutiva

do patógeno. Por isso, tal resistência é considerada de menor durabilidade. Ao contrario, a resistência horizontal poligênica é mais difícil de ser vencida pelo patógeno. A hipótese aceita é que nos sistemas monogênicos é necessário que o patógeno sofra mudanças apenas em um loco de patogenicidade, enquanto nos sistemas poligênicos vários locos precisam sofrer mudanças (CAMARGO; BERGAMIN FILHO, 1995; CAMARGO, 2001)

A resistência qualitativa é a mais fácil de ser manipulada nos programas de melhoramento. A estratégia é transferir o gene de resistência identificado em uma cultivar, linhagem ou em um germoplasma silvestre; para uma cultivar suscetível, mas que apresentem outros caracteres agronomicamente favoráveis. Desta forma, o método de seleção deve preservar ao máximo o conjunto de alelos favoráveis da cultivar, permitindo apenas a introdução dos genes de interesse. Neste caso, o método recomendado é o retrocruzamento. Após o primeiro cruzamento entre a cultivar suscetível e a fonte de resistência, vários ciclos de seleção recorrentes são aplicados até que se consiga restituir o genoma do genitor recorrente, incorporando os genes de resistência. A seleção recorrente também pode ser utilizada nos casos de incorporação de mais de um tipo de resistência monogênica, o chamado piramidamento de genes (CAMARGO; BERGAMIN FILHO, 1995)

O melhoramento para resistência quantitativa se da pelo acumulo gradual de alelos favoráveis durante os ciclos de seleção. Neste caso estratégicas são diferenciadas para espécies alógamas e espécies autógamas. Na seleção em alógamas os métodos utilizados são a seleção massal e a seleção de progênies. Na seleção em plantas autógamas os métodos mais utilizados são o genealógico e a seleção por “bulk” (CAMARGO; BERGAMIN FILHO, 1995)

Independente do método de melhoramento, é importante observar alguns detalhes relacionados a seleção para resistência horizontal ou vertical. Na seleção de resistência horizontal poligênica na presença de resistência horizontal monogênica pode-se ter dificuldade para diferenciar o efeito de cada tipo de resistência, havendo tendência do forte efeito do monogene encobrir e dificultar a identificação do efeito dos poligenes, dificultando sua seleção. Não pode ser esquecido o efeito vertifolia. Este efeito resulta da perda da resistência horizontal poligênica durante o processo de seleção para resistência vertical, devido ao estreitamento da base genética da população sob seleção. Também é denominado de erosão da resistência horizontal (CAMARGO; BERGAMIN FILHO, 1995).

A erosão da resistência também pode ocorrer quando a seleção é feita para outros caracteres sem monitorar os níveis de resistência, ou até mesmo por ligação dos genes de resistência com genes que estão sendo descartados na seleção. A deriva também pode levar a erosão genética, principalmente quando ocorre seleção em populações pequenas. Isto por que a freqüência de genes que não estão sobre pressão seletiva pode variar ao acaso, de geração em geração, devido ao efeito de amostragem. Neste caso a deriva tem efeito cumulativo, de modo que com o tempo poderá ocorrer a eliminação do alelo ou a sua fixação na população. Evita-se esse efeito aumentando o tamanho efetivo da população de melhoramento e incluindo nos testes de seleção, avaliações para resistência horizontal e vertical (CAMARGO; BERGAMIN FILHO, 1995; YORINORI; KIIHL, 2001).

Sem conhecimento dos mecanismos que controlam a herança, não há como fazer melhoramento. Por isso é necessário conhecer a herança dos caracteres de interesse e como esses caracteres se inter-relacionam. No caso da resistência genética, observa-se a importância do conhecimento da estrutura genética do caráter e a sua natureza epidemiológica, aspectos fundamentais na definição dos métodos de melhoramento. Segundo Camargo (2001) a distinção entre os tipos de resistência vertical e horizontal quando se trata de poligenes não é fácil, pois as observações fenotípicas podem ser resultantes de vários genes de resistência, podendo ser uma mistura de resistência vertical e horizontal. Este é um tipo de estudo que pode ser elucidado com o uso de marcadores moleculares.

Uma das principais aplicações dos marcadores é no estudo da base genética das resistências do tipo poligênicas. Os marcadores permitem individualizar o efeito fenotípico e o acompanhamento da segregação dos poligenes (CAMARGO, 2001). Neste caso, o mapeamento de QTL permite iniciar estudos que contribuam para elucidar a estrutura genética e a natureza epidemiológica da resistência genética, aprimorando o conhecimento sobre a base genética da resistência a doenças.

Vários autores descrevem a abordagem de mapeamento de QTL para resistência a xanthomonas em diversas culturas, como, por exemplo, em arroz (WANG et al., 2005a), algodão (Delannoy et al., 2005), brassicas (CAMARGO et al., 1995), feijão (SOUZA et al., 2000) e mandioca (JORGE et al., 2000). Em mandioca, Jorge et al. (2000), encontrou evidência de oito QTL em cinco grupos de ligação, respondendo por 9 a 20% da variação do fenótipo de resistência

no genitor feminino e quatro QTL em dois grupos de ligação, respondendo por 11-27% da variação da resistência no genitor masculino.

Em maracujá, Lopes (2003) localizou dois QTL relacionado a resistência a X.

axonopodis pv. passiflorae, em P. edulis f. flavicarpa. Um dos marcadores, alocado ao grupo de

ligação II, explicou 17,4% da variação fenotípica do caráter e o outro, alocado ao grupo de ligação IX, explicou 3,9%. Segundo esse autor, a seleção baseada nos genótipos dos marcadores associados a esses QTL levaria a uma eficiência de seleção de 35% em relação à seleção apenas pelo fenótipo. Ainda é um índice pequeno, inclusive por que apenas dois QTL foram identificados. Entretanto, à medida que mais QTL forem identificados, índices de eficiência maiores poderão viabilizar a seleção assistida por marcadores. Matta (2005) utilizando uma amostra do mesmo cruzamento realizado por Lopes (2003), também detectou QTL com magnitude de efeitos semelhantes na mesma região do grupo de ligação II encontrado por Lopes (2003). Além desse QTL, Matta (2005) encontrou um QTL no grupo de ligação VI e outro no grupo de ligação VIII, com efeitos expressivos. Também encontrou diversos QTL de pequeno efeito em mais de um grupo de ligação, considerando diferentes períodos de avaliação e diferentes posições de folhas inoculadas. Esses resultados indicam a existência de variabilidade genética de natureza poligênica a ser explorada no melhoramento do maracujá-azedo visando resistência a bacteriose. Entretanto, o nível de informação ainda não é suficiente para utilização da seleção assistida por marcadores moleculares.