Sensitivity of Phytophthora infestans potato isolates and Botrytis cinerea strawberry isolates to fungicides

Abstract

Resumo: A requeima, provocada por Phytophthora infestans e o mofo cinzento, causado por Botrytis cinerea, são doenças que causam grandes perdas nas culturas da batateira e do morangueiro, respectivamente. O controle dessas doenças baseia-se, principalmente, no uso de fungicidas químicos, mas o uso intensivo desses produtos tem favorecido a seleção de isolados resistentes, comprometendo sua eficácia. Avaliar a sensibilidade dos patógenos aos fungicidas e monitorá-los antes da introdução de novos produtos é essencial para prolongar a vida útil dos fungicidas e adotar estratégias de manejo antirresistência. No primeiro capítulo desta tese, foi avaliada a sensibilidade de isolados de P. infestans coletados no Sul do Brasil aos fungicidas dimetomorphe (DM), mandipropamida (MD), cloridrato de propamocarbe (CP) e clorotalonil (CL), bem como testada a presença de resistência cruzada no isolados entre os fungicidas do grupo químico das amidas do ácido carboxílico, CAAs (dimetomorphe e mandipropamida). Para a avaliação de sensibilidade, 43 dos 68 isolados monoesporangiais coletados foram selecionados para DM, 47 para MD, 43 para CP, e 45 isolados para CL. A avaliação foi realizada por meio da concentração efetiva a 50% (CE50), com avaliação do crescimento micelial. Os valores de EC50 variaram de 0.086 – 0.218 µg/mL para DM, 0.008 – 0.037 µg/mL para MD, 4.949 – >100.00 µg/mL para CP e 0.605 – 12.273 µg/mL para CL. Para o estudo da resistência cruzada, foi utilizada a análise de correlação de Spearman com os valores de EC50 de 30 isolados. O resultado demonstrou que há correlação fraca positiva (P=0.037 e r=0.38) entre a sensibilidade dos dois fungicidas estudados. No segundo capítulo, os objetivos foram desenvolver uma baseline para o mefentrifluconazol, um fungicida recentemente registrado para a cultura do morangueiro, para isolados de B. cinerea do Brasil e dos Estados Unidos; verificar resistência cruzada entre mefentrifluconazol e outros DMIs; identificar mutações no gene CYP51; e avaliar a eficácia comparativa do mefentrifluconazol com outros fungicidas disponíveis no mercado no controle da doença em frutos. As baselines foram desenvolvidas por meio do resultado do teste de CE50 de 155 isolados (70 do Brasil e 85 dos EUA). Os resultados mostraram que a CE50 média dos isolados do Brasil foi de 0.169 µg/ml, variando de 0.046 a 1.303 µg/ml, e a dos Estados Unidos foi de 0.084 µg/ml, variando de 0.030 a 0.384 µg/ml. Foram selecionados 20 isolados para o estudo da resistência cruzada entre DMIs com os fungicidas difenoconazol e triflumizol. A presença da resistência cruzada foi confirmada, bem como duas mutações no gene CYP51 (G461S e R464K) nos isolados com maiores valores de CE50. Nos testes com frutos destacados, foi avaliado o tratamento preventivo e curativo dos fungicidas mefentrifluconazol, fludioxonil e ciprodinil em três diferentes isolados (um sensível, um resistente ao mefentrifluconazole e um resistente ao mefentrifluconazole e ao ciprodinil). Em ambos os tratamentos, o melhor fungicida foi o fludioxonil. O mefentrifluconazol foi eficaz no controle de isolados sem mutações no gene CYP51, com desempenho comparável a fungicidas como fludioxonil e ciprodinil. Os resultados desses estudos destacam a importância do monitoramento contínuo da sensibilidade dos patógenos aos fungicidas, desde antes do uso do ingrediente ativo, fornecendo informações para a adoção de estratégias de manejo mais eficazes e sustentáveis, tanto na cultura da batata quanto do morangueiro, visando a mitigação do risco de resistência e a preservação da eficácia dos fungicidas disponíveis

Abstract: Late blight, caused by Phytophthora infestans, and gray mold, caused by Botrytis cinerea, are diseases that cause major losses in potato and strawberry crops, respectively. The control of these diseases is mainly based on the use of chemical fungicides, but the intensive use of these products has favored the selection of resistant isolates, compromising their effectiveness. Evaluating the sensitivity of pathogens to fungicides and monitoring after introducing new products is essential for extending the useful life of fungicides and adopting anti-resistance management strategies. In the first chapter of this thesis, the sensitivity of isolates of P. infestans collected in southern Brazil to the fungicides dimethomorph (DM), mandipropamid (MD), propamocarb hydrochloride (CP) and chlorothalonil (CL) was assessed, as well as the presence of cross-resistance in the isolates between the fungicides of the chemical group of carboxylic acid amides, CAAs (dimethomorph and mandipropamid). For the sensitivity assessment, 43 of the 68 monospore isolates collected were selected for DM, 47 for MD, 43 for CP, and 45 isolates for CL. The evaluation was carried out using the effective concentration at 50% (EC50), with assessment of mycelial growth. The EC50 values ranged from 0.086 - 0.218 µg/mL for DM, 0.008 - 0.037 µg/mL for MD, 4.949 - >100.00 µg/mL for CP and 0.605 - 12.273 µg/mL for CL. Spearman's correlation analysis with the EC50 values of 30 isolates was used to study cross-resistance. Results showed a weak positive correlation (P=0.037 and r=0.38) between the sensitivity of the two fungicides studied. In the second chapter, the objectives were: i) to develop a baseline for mefentrifluconazole, a fungicide recently registered for strawberry cultivation, for isolates of B. cinerea from Brazil and the United States; ii) to verify cross-resistance between mefentrifluconazole and other DMIs; iii) to identify mutations in the CYP51 gene; and iv) to evaluate the comparative efficacy of mefentrifluconazole with other fungicides available on the market in controlling the disease in fruit. The baselines were developed using the EC50 of 155 isolates (70 from Brazil and 85 from the USA). Results showed that the average EC50 of the isolates from Brazil was 0.169 µg/ml, ranging from 0.046 to 1.303 µg/ml, and that of the United States was 0.084 µg/ml, ranging from 0.030 to 0.384 µg/ml. Twenty isolates were selected for the study of cross-resistance between DMI fungicides difenoconazole and triflumizole. The presence of cross-resistance was confirmed, and two mutations in the CYP51 gene (G461S and R464K) in the isolates with the highest EC50 values. In the tests with detached fruit, the preventive and curative treatment of the fungicides mefentrifluconazole, fludioxonil and cyprodinil was evaluated for three different isolates (one sensitive, one resistant to mefentrifluconazole and one resistant to mefentrifluconazole and cyprodinil). In both treatments, the best fungicide was fludioxonil. Mefentrifluconazole was effective in controlling isolates without mutations in the CYP51 gene, with performance comparable to fungicides such as fludioxonil and cyprodinil. The results of these studies highlight the importance of continuous monitoring of the sensitivity of pathogens to fungicides, providing information for the adoption of more effective and sustainable management strategies in both potato and strawberry crops, with a view to mitigating the risk of resistance and preserving the effectiveness of available fungicides