Detecção de Phytophthora capsici em água de irrigação usando amplificação isotérmica mediada por loop

A reciclagem de água em fazendas e viveiros está se tornando cada vez mais popular devido ao aumento dos custos de água e preocupações ambientais por trás do uso da água. Muitos métodos de irrigação foram desenvolvidos para os produtores reduzirem a propagação e a ocorrência de doenças vegetais. Independentemente da fonte da água (irrigação ou precipitação), o escoamento é gerado, e muitos produtores de hortaliças e berçários têm uma lagoa para coletar e reciclar o escoamento¹. Isso cria um reservatório para possível acúmulo de patógenos favorecendo a disseminação de patógenos quando a água reciclada é usada para irrigar as culturas^2,,3,4. Os patógenos vegetais oomycete se beneficiam particularmente dessa prática, pois os zoosporos se acumularão na água e o esporo dispersivo primário é auto-motil, mas requer água superficial^5,,6,,7. Phytophthora capsici é um patógeno oomycete que afeta um número significativo de culturas solanáceas e cucurbitas de diferentes maneiras⁸. Muitas vezes, os sintomas são amortecimento de mudas, raízes e podridão da coroa; no entanto, em culturas como pepino, abóbora, melão, abóbora, melancia, berinjela e pimenta, colheitas inteiras podem ser perdidas devido à podridão de frutas⁹. Embora existam métodos conhecidos de detecção desse patógeno vegetal, a maioria requer uma infecção que já tenha ocorrido, o que é tarde demais para que quaisquer fungicidas preventivos tenham um efeito significativo¹⁰.

O método tradicional de teste da água de irrigação para a detecção e diagnóstico de microrganismos direcionados é uma abordagem antiquada quando a velocidade e a sensibilidade são cruciais para o sucesso e a produção rentável da cultura^11,12. O tecido vegetal suscetível ao patógeno-alvo (por exemplo, berinjela para P. capsici) é anexado a uma armadilha modificada que é suspensa em uma lagoa de irrigação por um período prolongado antes de ser removida e inspecionada para infecção. As amostras do tecido vegetal são então banhadas em mídia semi-seletiva (PARPH) e incubadas para o crescimento da cultura, em seguida, a identificação morfológica é realizada usando um microscópio composto¹³. Existem outros métodos de detecção semelhantes para outros patógenos vegetais usando mídia seletiva e emplacando pequenas quantidades de água contaminada antes de sub-cultivo^14,15. Esses métodos requerem entre 2 e 6 semanas, várias rodadas de subcultura para isolar o organismo, e experimentam em diagnósticos de Phytophthora para serem capazes de reconhecer os principais caracteres morfológicos de cada espécie. Esses métodos tradicionais não funcionam bem para detecção de água de irrigação contaminada por P. capsici devido a fatores como a interferência de outros microrganismos que também estão presentes nas fontes de água. Alguns microrganismos de rápido crescimento, como pythium spp. e bactérias transmitidas pela água podem crescer demais na placa tornando P. capsici indetectável^16,17.

O objetivo deste estudo foi desenvolver um método molecular sensível e específico que possa ser utilizado tanto em ambientes de campo quanto em laboratório para detectar zoospores P. capsici na água de irrigação. O protocolo inclui o desenvolvimento de um novo primer de amplificação isotérmica mediada em loop (LAMP) capaz de amplificar especificamente P. capsici, baseado em um fragmento de par de 1121 bases (bp) de P. capsici^18,19. Um primer LAMP previamente desenvolvido de Dong et al. (2015) foi utilizado em comparação com o ensaio que foi desenvolvido para este estudo²⁰.

O ensaio LAMP é uma forma relativamente nova de detecção molecular que tem sido demonstrada ser mais rápida, sensível e específica do que a reação convencional de cadeia de polimerase (PCR)²¹. Em geral, os ensaios convencionais de PCR não podem detectar menos de 500 cópias (1,25 pg/μL); em contraste, estudos anteriores mostraram que a sensibilidade da LÂMPADA pode ser 10 a 1.000 vezes maior que a pcr convencional e pode facilmente detectar até mesmo 1 fg/μL de DNA genômico^22,23. Além disso, o ensaio pode ser realizado rapidamente (muitas vezes em 30 minutos) e no local (no campo) usando um bloco de aquecimento portátil para amplificação e um corante colorimétrico que muda de cor para uma amostra positiva (removendo a necessidade de eletroforese). Neste estudo, comparamos a sensibilidade dos ensaios PCR e LAMP utilizando um método de extração de filtro. O método de detecção proposto permite que pesquisadores e agentes de extensão detectem facilmente a presença de esporos de P. capsici de diferentes fontes de água em menos de duas horas. O ensaio é provado ser mais sensível do que o PCR convencional e foi validado in situ detectando a presença do patógeno na água de irrigação usada por um produtor. Este método de detecção permitirá que os produtores estimem a presença e a densidade populacional do patógeno em várias fontes de água que estão sendo utilizadas para irrigação, prevenindo surtos devastadores e perdas econômicas.