Visualizando os locais de infecção precoce da doença da explosão do arroz (Magnaporthe oryzae) em cevada (Hordeum vulgare) usando um microscópio básico e um smartphone

Magnaporthe oryzae, o fungo da brusone do arroz, infecta uma variedade de culturas de grãos, incluindo cevada, trigo e arroz¹. Este patógeno causa doenças devastadoras e representa uma ameaça mundial para essas valiosas culturas, causando perda completa de safra se não for controlado. Muitos laboratórios ao redor do mundo se concentram na doença da brusone do arroz devido à sua ameaça global e seus atributos como um excelente modelo para interações planta-fungos². Foi completamente sequenciada, e a genética de seu ciclo infeccioso, particularmente os eventos iniciais, foi estabelecida ^3,4. O ciclo de vida começa com um esporo germinando na superfície da folha, formando a estrutura de penetração especializada chamada apressório. O apressório penetra no tecido foliar e a infecção continua com o desenvolvimento de lesões que iniciam o processo de esporulação e disseminação da doença⁴. Prevenir qualquer um desses eventos iniciais inibiria drasticamente essa doença devastadora. Consequentemente, a maioria das pesquisas atuais sobre a doença blástica tem se concentrado nas etapas iniciais da infecção, desde os conídios germinados formando um apressório até o desenvolvimento das hifas invasivas e do complexo interfacial biotrófico (BIC)⁵.

A vasta quantidade de pesquisas sobre a brusone tem sido conduzida em arroz, embora M. oryzae seja um patógeno significativo para uma variedade de culturas, e cepas recém-evoluídas estejam emergindo como uma ameaça global ao trigo⁶. Enquanto o arroz é uma das três principais culturas básicas usadas para alimentar a população, juntamente com o trigo e o milho, a cevada é o quarto grão de cereal em termos de ração animal e produção de cerveja⁷. À medida que a indústria da cerveja artesanal cresce, cresce também o valor econômico da cevada. Existem vantagens distintas do uso de M. oryzae e cevada como um patossistema para estudar a doença blástica. Primeiro, existem cepas de M. oryzae que infectam apenas cevada, bem como cepas que podem infectar várias espécies de gramíneas. Por exemplo, 4091-5-8 infecta principalmente apenas cevada, enquanto Guy11 e 70-15 podem infectar cevada e arroz⁸. Essas cepas são geneticamente semelhantes e o processo de infecção é comparável⁹. Em segundo lugar, sob condições padrão de laboratório e estufa, a cevada é mais fácil de cultivar, pois não tem os requisitos complicados do arroz (controle conciso de temperatura, alta umidade, espectros de luz específicos). Há também desafios de imagem com o arroz devido à hidrofobicidade da superfície foliar, que a cevada não apresenta¹⁰.

Este protocolo apresenta um método simples para isolar e utilizar efetivamente bainhas foliares de cevada para análise microscópica de múltiplos estágios de infecção, utilizando material laboratorial comum e um smartphone para coleta de dados. Este método para o ensaio da bainha da folha de cevada é adaptável para laboratórios em todo o mundo, pois requer suprimentos mínimos, e ainda fornece uma imagem clara da interação microscópica entre o patógeno e as primeiras células que ele infecta. Enquanto ensaios de patogenicidade, como a inoculação por spray ou gotícula, podem fornecer uma visão macro da capacidade do patógeno de formar lesões, este ensaio permite ao pesquisador visualizar etapas específicas da infecção precoce, desde eventos de pré-penetração até a colonização de células epidérmicas. Além disso, os pesquisadores podem facilmente comparar a infecção com o fungo do tipo selvagem à infecção com um mutante reduzido em virulência.