Revised 2011

DOENÇA: Meloidoginose

PATÓGENO: Meloidogyne spp. (~100 espécies)

HOSPEDEIROS: Centenas de espécies, incluindo frutíferas, gramíneas, hortaliças e inúmeras plantas daninhas.

Dano causado por Meloidogyne hapla em campo de produção de cenoura no Estado de New York – EUA. (Cortesia: G. S. Abawi)

Sintomas e sinais

Raízes

Os sintomas do nematoide das galhas nas raízes de plantas são significativos. Como resultado do início do processo de alimentação do nematoide, galhas são formadas em todo o sistema radicular de plantas infectadas. Infecções severas resultam em redução de produção de inúmeras culturas e também podem afetar a aceitação comercial de muitas plantas, incluindo hortaliças (Figuras 1, 2). O grau de formação de galhas nas raízes depende da densidade populacional do nematoide, espécie e "raça" de Meloidogyne, bem como a espécie e até mesmo o cultivar da planta hospedeira. Quando a densidade do nematoide aumenta em determinada área de cultivo, o numero de galhas por planta também irá aumentar. Galhas maiores podem ser formadas quando vários nematoides penetram em pontos próximos na mesma raiz. Meloidogyne hapla produz galhas com a metade do tamanho daquelas produzidas por M. incognita nas mesmas plantas hospedeiras. Por fim, cada cultura responde de forma diferente à infecção causada pelo nematoide das galhas (Figuras 3, 4, 5).Plantas de cenoura tipicamente sofrem severa bifurcação, com presença de galhas predominantemente em raízes laterais (Figuras 2, 6). Já em alface, as galhas formadas por Meloidogyne spp. tem a aparência de cistos (Figuras 4, 7). Em gramíneas e em cebola, as galhas são geralmente pequenas e pouco evidentes; frequentemente não são mais do que ligeiras protuberâncias (Figura 8). Dependendo da cultura afetada e da severidade da infecção, estes sintomas podem frequentemente resultar em perdas econômicas significativas para os agricultores.

Figura 1	Figura 2
Figura 3	Figura 4
Figura 5	Figura 6
Figura 7	Figura 8

A maioria das espécies do nematoide das galhas apresenta ampla gama de hospedeiros. Desta forma, os agricultores que enfrentam problemas com Meloidogyne spp. podem ter dificuldades em controlar o nematoide por meio de rotação de culturas, embora esta seja uma opção viável em alguns casos. Cotonicultores que possuem áreas infestadas por M. incognita podem plantar amendoim nos anos subsequentes para reduzir as populações do nematoide. Infelizmente, o amendoim é um excelente hospedeiro para a raça 1 de M. arenaria, que também pode ser encontrada em campos infestados por M. incognita. Agricultores que tem problemas com M. javanica podem utilizar pimentão em esquema de rotação de culturas, caso o solo não esteja infestado por M. incognita. Estes dois exemplos demonstram a importância de se conhecer qual(is) espécie(s) de Meloidogyne está(ão) presente(s) na área de cultivo. Além das diferenças de patogenicidade em relação a uma cultura específica, poderia haver até mesmo maior grau de especialização. Por exemplo, M. hapla não se reproduz em gramíneas. Em contraste, M. graminis apenas se reproduz em gramíneas. Desta forma, agricultores que apresentam problemas com M. hapla poderiam utilizar milho e trigo em rotação com hortaliças, desde que tenham disponíveis equipamentos apropriados para o manejo de tais culturas.

Sintomas na parte aérea

Enquanto que a maioria dos danos causados pelo nematoide das galhas ocorre abaixo do nível do solo, inúmeros sintomas podem também ser observados na parte aérea das plantas. Plantas severamente infectadas frequentemente apresentam sintomas de murcha (murchidão, pt). Uma vez que as raízes com galhas apresentam limitada capacidade de absorção e transporte de água e nutrientes para o resto da planta, plantas severamente infectadas podem murchar até mesmo na presença de umidade (humidade, pt) suficiente no solo, especialmente durante o período da tarde. As plantas também podem exibir sintomas de deficiência nutricional por causa em razão  da reduzida capacidade de absorver e transportar nutrientes a partir da solução do solo. Fertilização suplementar geralmente não irá resultar em remediação da clorose nas folhas induzida pelo nematoide das galhas. Nanismo e redução de produção são geralmente observados em plantas hospedeiras cultivadas em campo infestados pelo nematoide das galhas. Em culturas altamente sensíveis, como, por exemplo, alface e cenoura, a densidade inicial de 2 ou < 1 ovo/centímetro cúbico de solo, respectivamente, são suficientes para causar perdas econômicas. Em altas densidades, os nematoides podem matar os seus hospedeiros, principalmente se populações elevadas atacarem as plantas no início da estação de cultivo, quando elas ainda apresentam o sistema radicular pouco desenvolvido (Figura 1).

Os sintomas na parte aérea das plantas usualmente são observados em grupos de plantas (ou focos) no campo. Por se moverem lentamente na solução do solo, a infestação causada por nematoides irá gradualmente aumentar radialmente a partir de um ponto inicial de infecção. Este fato pode resultar em um grande foco de plantas infectadas por nematoides rodeado por plantas aparentemente sadias (Figure 1). Práticas de cultivo que movam fisicamente o solo infestado e as plantas infectadas irão rapidamente disseminar o nematoide das galhas.

Biologia do Patógeno

Gênero: Meloidogyne

O primeiro relato do nematoide das galhas foi feito por Berkeley em 1855, o qual observou os  danos causados em plantas de pepino. Até o trabalho realizado por Chitwood em 1949, no qual foram definidas 4 espécies e uma subespécie (M. incognita acrita) dentro do gênero Meloidogyne, os nematoides das galhas eram todos considerados como pertencendo à mesma espécie, Heterodera radicola. Em um artigo publicado em 1887 (reimpresso em 1892), Goeldi descreveu Meloidogyne exigua, a espécie-tipo do gênero. A partir desta descrição, Chitwood obteve o nome que nós correntemente usamos para os nematoides das galhas. O nome Meloidogyne é de origem grega, significando “fêmea com formato de maçã". Aproximadamente 100 espécies de Meloidogyne foram descritas até o momento. As espécies de maior ocorrência e importância econômica são M. incognita, M. javanica, M. arenaria, M. hapla, M. chitwoodi e M. graminicola. Os nematoides das galhas são primariamente organismos tropicais e subtropicais, entretanto, M. hapla e M. chitwoodi são bem adaptados ao clima temperado.

Tal quais todos os outros fitonematoides, os nematoides das galhas possuem um estilete para injetar secreções e ingerir nutrientes a partir das células hospedeiras da planta (Figuras 9, 10). Os nematoides não possuem esqueleto, e sua “pele” ou cutícula age contra a pressão de turgor interno para manter a forma do corpo e auxiliar na locomoção.

Figura 9

Figura 10

Ao contrário da maioria dos outros fitonematoides, as fêmeas dos nematoides das galhas são globosas e sedentárias quando maduras. Elas podem alcançar o comprimento de 400 a 1000 µm. Ao se estabelecerem no sitio de alimentação, as fêmeas permanecem no interior das raízes de forma permanente. O sítio de alimentação do nematoide das galhas é um grupo de células conhecidas como “células gigantes” (Figura 11). Quando o nematoide inicialmente penetra a célula vegetal com seu estilete, ele injeta secreções de natureza protéica que estimulam mudanças dentro das células parasitadas. Estas células rapidamente se tornam multinucleadas e a divisão nuclear ocorre sem a formação de parede celular. Considera-se que este processo é desvinculado ao processo de divisão celular. As células, de fato, não se dividem em novas células; elas apenas se tornam maiores e abrigam maior quantidade de material nuclear. Isso permite que a célula-gigante produza elevadas quantidades de proteínas que serão ingeridas pelo nematoide. As células-gigantes também agem como dreno metabólico para a planta, direcionando os nutrientes do vegetal para a alimentação dos nematoides. Os nematoides das galhas não se alimentam diretamente das células. É formado um tubo de alimentação (a partir das secreções das glândulas esofagianas), secretadas do estilete do nematoide em direção ao citoplasma da célula vegetal, que age como peneira, para filtrar o citosol durante o processo de ingestão. Como o nome sugere, as células-gigantes podem aumentar muito de tamanho. Desencadeado pela ação das secreções das glândulas esofagianas do nematoide, ocorre aumento na produção de reguladores de crescimento vegetal como parte do processo de aumento do tamanho da célula. Células das raízes próximas às células-gigantes também aumentam de tamanho e se dividem rapidamente, presumidamente como resultado da difusão de reguladores de crescimento de plantas, resultando na formação das galhas.

Figura 11

Com o aumento do tamanho do corpo da fêmea após o início do processo de alimentação, a região posterior do corpo do nematoide pode então romper a epiderme da raiz. Os ovos são depositados em massas de ovos de consistência gelatinosa (Figuras 12, 13 14, 15, 16). Fêmeas maduras do nematoide das galhas (coloração branca-perolada) podem ser observadas sem o uso de microscópio, ao contrário de juvenis de segundo-estádio (J2) e machos (Figuras 17, 18). Geralmente, as fêmeas tem o corpo globoso, com um “pescoço” curto, contendo estilete, metacorpo e células da glândula esofagiana.

Figura 12	Figura 13
Figura 14	Figura 15
Figura 16	Figura 17
Figura 18

Os J2s dos nematoides das galhas são mais comumente encontrados no solo e são vermiformes (Figura 17). Eles apresentam geralmente o comprimento do corpo não maior do que 500 µm e largura de 15 µm. Este é o único estádio infectivo do nematoide.

Os machos de Meloidogyne spp. também são vermiformes e  variam de 1100 a 2000 µm de comprimento (Figura 18). Eles apresentam lábios distintos e estiletes fortemente desenvolvidos. Além disso, eles usualmente apresentam espículas visíveis, para a cópula, e uma cauda arredondada. Muitas espécies de Meloidogyne são partenogenéticas ou partenogenéticas facultativas. Isso significa que os machos não são necessários para completar o ciclo de vida e ovos viáveis podem ser produzidos pelas fêmeas sem que ocorra fertilização. Por essa razão, os machos podem ser raros em algumas espécies e apenas encontrados quando a população dos nematoides estiver sujeita a algum tipo de estresse ambiental.

Os nematoides das galhas podem ser identificados ao nível de espécie por meio de várias técnicas, como, por exemplo, o estudo da morfologia da região perineal da fêmea (Figure 19). O períneo (a região que circunda a vulva e o ânus) das fêmeas apresenta um padrão de estrias e anelações típico para cada espécie. Apesar de variações existirem entre indivíduos, estes padrões são usualmente observados de forma consistente dentro de uma mesma espécie. A análise dos perfis isoenzimáticos por meio de eletroforese, frequentemente usando a esterase e a malato desidrogenase, é um método comumente utilizado para a diagnose de espécies de Meloidogyne em laboratórios devidamente equipados. Da mesma forma, a análise de DNA também tem sido usada para identificar diferentes espécies do nematoide das galhas.

Figura 19

Ciclo da doença e Epidemiologia

 

Epidemiologia

Os nematoides iniciam seu ciclo de vida na fase de ovo e, logo em seguida, são formados os juvenis de primeiro estádio (J1) Figura 16). O estádio J1 permanece dentro do ovo, onde sofre ecdise (muda do exoesqueleto) e se transforma em juvenil de segundo estádio (J2). O J2 é móvel e é o único estádio que pode iniciar infecções (Figura 20). Os J2s atacam as pontas das raízes em crescimento e entram nas raízes intercelularmente, na região da coifa (Figura 21). Eles movem para a área de alongamento celular, onde iniciam o sítio de alimentação após a injeção de secreções da glândula esofagiana em células das raízes. Essas secreções dos nematoides podem causar drásticas mudanças fisiológicas nas células parasitadas, transformando-as em células-gigantes (Figura 11). Caso o nematoide morra, as células-gigantes também morrem.

Figura 16	Figura 20
Figura 21	Figura 11

A duração do ciclo de vida do nematoide das galhas varia entre as espécies, podendo durar apenas duas semanas. Nematoides em regiões mais frias tipicamente tem ciclos de vida mais longos. Os ovos podem permanecer dentro das raízes ou podem ser liberados na matriz do solo. Os ovos eclodem ao acaso, não requerendo, por exemplo, estímulos advindos de exsudatos radiculares. Sob condições favoráveis, os ovos podem sobreviver pelo menos um ano no solo.

Figura 22	Figura 13
Figura 23

A duração do ciclo de vida do nematoide das galhas varia entre as espécies, podendo durar apenas duas semanas. Nematoides em regiões mais frias tipicamente tem ciclos de vida mais longos. Os ovos podem permanecer dentro das raízes ou podem ser liberados na matriz do solo. Os ovos eclodem ao acaso, não requerendo, por exemplo, estímulos advindos de exsudatos radiculares. Sob condições favoráveis, os ovos podem sobreviver pelo menos um ano no solo.

Manejo da doença

Controle Cultural

O uso de métodos culturais no controle de nematoides é mais ambientalmente sustentável e potencialmente bem sucedido para limitar os danos causados pelo nematoide das galhas. Todavia, devido à ampla gama de hospedeiros dos nematoides das galhas, a adoção de métodos culturais de controle requer um planejamento cuidadoso. Áreas de plantio de hortaliças infestadas com M. hapla podem potencialmente ser cultivadas com plantas não hospedeiras, por exemplo, milho; mas o retorno econômico de curto prazo do agricultor pode ser reduzido. Além disso, o agricultor talvez tenha que investir em equipamentos novos ou contratar ajuda manual. Caso o agricultor consiga identificar uma cultura não-hospedeira alternativa com alto retorno econômico, a rotação de culturas pode ser bem sucedida. Por exemplo, M. incognita em algodão, conforme discutido anteriormente (ver em Sintomas), pode ser manejado efetivamente por meio de rotação de culturas.

Outra estratégia cultural de controle de nematoides é o uso de culturas de cobertura. Elas podem ser cultivadas fora da estação normal de cultivo agrícola e algumas são antagonistas aos nematoides. Culturas de cobertura, como capim-sudão e cravo-de-defunto, produzem substâncias que são tóxicas aos nematoides.  Estas plantas também melhoram as qualidades físicas, químicas e biológicas do solo. Assim como no sistema de rotação de culturas, equipamentos especializados podem ser requeridos para manejar diferentes culturas de cobertura. Outras técnicas, incluindo inundação e solarização, tem sido utilizadas no controle de nematoides, mas apenas em locais de climas quente e quando a área pode deixar de ser cultivada por longos períodos durante o tratamento. Embora métodos de controle cultural sejam ferramentas extremamente valiosas, elas requerem extensivo planejamento e investimento econômico antes de serem implantados de forma bem-sucedida.

Controle Químico

Os nematoides das galhas são muito difíceis de serem manejados por serem patógenos de solo e apresentarem ampla gama de hospedeiros. Por viverem no solo, o controle químico do nematoide das galhas requer aplicações de elevadas quantidades de nematicidas com equipamentos especializados. Nematicidas fumigantes (como, por exemplo, 1,3-dicloropropeno e dazomet) são comumente aplicados como tratamento pré-plantio para reduzir nematoides, mas eles devem penetrar em grande volume de solo para serem efetivos. Alguns fumigantes volatilizam muito rapidamente; então, o solo tratado deve ser coberto para manter o produto fumigante durante o tempo necessário para ser que ele seja efetivo. A retirada do brometo de metilo (um fumigante eficiente) tem intensificado a busca por alternativas que possam ser usadas pelos agricultores.

Além do amplo espectro dos fumigantes, toxinas que agem no sistema nervoso dos nematoides (incluindo oxamyl e fenamifós) são também utilizadas no controle do nematoide das galhas (Figura 24). Uma vez que os nematoides e os seres humanos são dotados de sistema nervoso, os nematicidas que atuam no sistema nervoso também são potencialmente perigosos para os humanos. Estes compostos químicos (carbamatos e organofosforados) são extremamente tóxicos aos humanos e outros organismos não-alvo. Pelo fato de não serem fitotóxicos, eles são as únicas opções dentre os produtos químicos para aplicação em plantas estabelecidas no campo.

Figura 24

Resistência genética

Em certas culturas, os nematoides das galhas são efetivamente controlados por genes de resistência (Figura 4). Em tomateiro, a resistência genética ao nematoide das galhas é conferida pelo gene Mi, oriundo de Lycopersicon peruvianum, um parente selvagem do tomateiro comum. Quando genes de resistência são transferidos para germoplasma suscetível, as plantas geneticamente modificadas tornam-se resistentes à infecção de certas espécies do nematoide das galhas. Entretanto, populações de Meloidogyne spp.  que suplantaram tal resistência genética já foram identificadas em cultivos protegidos e em campo, sugerindo o potencial de uma eventual “quebra de resistência”. Muitos outros genes de resistência também foram identificados e são efetivos contra espécies de Meloidogyne, como, por exemplo, os genes Mi2 a Mi8 (todos de Lycopersicon) e os genes Me e N de pimentão. Em muitos casos, entretanto, estes genes perdem a eficiência sob condições de altas temperaturas. Além destes, inúmeros genes ainda não foram identificados e, além disso, novas fontes de resistência ao nematoide das galhas estão frequentemente sendo identificadas.

Figura 4

Controle Biológico

Medidas de controle empregando organismos antagonistas aos nematoides das galhas tem sido avaliadas por muitos pesquisadores. Os mais comumente utilizados agentes de controle biológico são os fungos e as bactérias. Existem muitos tipos de fungos nematófagos (que se alimentam de nematoides). Alguns fungos usam armadilhas formadas no micélio ou nódulos adesivos para capturar os nematoides (Figuras 25, 26), por exemplo, Arthrobotrys spp. e Monacrosporium spp. Outros fungos parasitam ovos e fêmeas do nematoide das galhas, a exemplo de Pochonia chlamydosporia e Paecilomyces lilacinus. Os principais antagonistas bacterianos são Pasteuria penetrans e espécies de Bacillus. Os endósporos de P. penetrans se aderem à cutícula do nematoide na fase juvenil, produzem estruturas que penetram o corpo do nematoide e lentamente o consomem. Vários antagonistas tem sido estudados em experimentos conduzidos em casa de vegetação e no campo. Alguns produtos comerciais formulados à base de agentes de biocontrole de comprovada eficácia estão disponíveis no mercado para o manejo do nematoide das galhas e de outros nematoides. No entanto, a dificuldade em se obter grandes quantidades do material biológico necessário para aplicação em grandes áreas e de forma econômica é uma dificuldade que deve ser superada em programas de controle biológico. 

Figura 25

Figura 26

Manejo Integrado

estratégias de manejo integrado (protecção integrada, pt) de pragas (MIP). O MIP combina opções de manejo para manter as densidades do nematoide abaixo dos níveis de dano econômico. A adoção de técnicas de MIP contra patógenos tão agressivos e resilientes como os nematoides das galhas pode ainda ser difícil. Não obstante, a combinação de diferentes táticas de manejo, incluindo práticas culturais (rotações com culturas não hospedeiras e o uso de culturas de cobertura que favoreçam o incremento na população de antagonistas dos nematoides), cultivares resistentes, e tratamento químico do solo, se necessário, geralmente permitem controle razoável do nematoide das galhas. A extensão deste sucesso, entretanto, depende da determinação das densidades de nematoides que causam danos e a disponibilidade de cultivares resistentes.

Significância

Nematoides causam aproximadamente 14% de perdas em plantas em todo o mundo, as quais podem ser traduzidas em quase 100 bilhões de dólares anualmente. De longe, os nematoides das galhas são os mais comuns e destrutivos dentro deste grupo de patógenos. Eles produzem alguns dos mais drásticos sintomas em plantas e podem reduzir significativamente a produção das culturas (Figura 1). Os nematoides das galhas são encontrados em quase todas as regiões agrícolas em todo o mundo. Eles são capazes de sobreviver em regiões de clima temperado e devastar culturas nos trópicos (Figuras 27, 28). A maioria dos nematoides das galhas são também polífagos. Embora seja difícil determinar o número certo de hospedeiros para qualquer uma das espécies dos nematoides das galhas, provavelmente algumas espécies de nematoides das galhas são capazes de sobreviver em centenas de espécies vegetais. Isto torna extremamente difícil controlar o nematoide das galhas, particularmente se o patógeno sobreviver em plantas daninhas. Além disso, os nematoides das galhas podem predispor plantas hospedeiras à infecções causadas por outros patógenos, aumentando o potencial de perda da cultura.

Figura 1
Figura 27	Figura 28

Referências Selecionadas

Barker, K.R., G.A. Pederson and G.L. Windham. 1998. Plant and Nematode Interactions. ASA, CSSA, SSA Publishers, Madison, WI.

France, R.A. and G.S. Abawi. 1993. Interaction between Meloidogyne incognita and Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli on selected bean genotypes. Journal of Nematology 26:467-474.

Jepson, S.B. 1987. Identification of Root-Knot Nematodes (Meloidogyne Species). CAB International, Wallingford, UK.

Karssen, G. 2002. The Plant-Parasitic Nematode Genus Meloidogyne Goeldi, 1892 (Tylenchida) in Europe. Brill Academic Publishers, Boston, MA.

Lamberti, F. and C.E. Taylor, Eds. 1979. Root-Knot Nematodes (Meloidogyne Species). Academic Press, New York.

Perry, R.N., M. Moens and F.J. Starr, Eds. 2009. Root-Knot Nematodes. CAB International, Wallingford, UK.

Sasser, J.N. and C.C. Carter, eds. An Advanced Treatise on Meloidogyne: Volume I, Biology and Control. 1985. Department of Plant Pathology and Genetics, North Carolina State University and the United States Agency for International Development, Raleigh, NC.

Starr J.L, J. Bridge and R. Cook, eds. Plant Resistance to Parasitic Nematodes. 2002. CABI Publishing, Cambridge, MA.

Viaene, N.M. 1998. Management of Meloidogyne hapla on lettuce in organic soil with sudangrass as a cover crop. Plant Disease 82:945-952.