Detecção rápida de patógenos transmitidos pela cigarrinha (Dalbulus maidis) na cultura do milho (Zea mays)

Entidade: Unisc
Cidade/Região: Santa Cruz do Sul / Região dos Vales
Proa/Programa: 22/25000000213-4 / Techfuturo
Coordenador: Alexandre Rieger
Vigência: 2022-2025

Objetivo Geral: Pesquisa aplicada em biotecnologia sob o título “Detecção rápida de patógenos transmitidos pela cigarrinha (Dalbulus maidis) na cultura do milho (Zea mays)”.

Sumário: O milho (Zea mays L.) é uma planta incrivelmente adaptável, sendo o material mais antigo conhecido dessa espécie (5500 a.C.) proveniente do México. O milho espalhou-se pelas Américas e Colombo, possivelmente após sua primeira viagem de 1492, trouxe grãos de volta à Europa. Posteriormente, a planta se espalhou rapidamente por partes da Europa e da África. Suas cultivares são capazes de crescer tanto em regiões tropicais quanto em zonas temperadas e desde o nível do mar até 3500 m, sendo cultivadas em quase todos os continentes do planeta. O grão de milho é importante na dieta humana, mas também é utilizado na alimentação de gado. Em escala industrial, esse grão pode ser usado em uma ampla gama de alimentos, como cereais matinais, panquecas, misturas de biscoitos, salgadinhos e ração animal. O milho também é processado para fazer adoçantes alimentares tais como xaropes de glicose e frutose, óleo, etanol, cerveja, uísque e gin. Os Estados Unidos, a China e o Brasil foram os maiores produtores de milho de 2020/21 em escala mundial. Além disso, o Brasil foi um dos três principais exportadores mundiais desse grão em 2020. A produção e as exportações do milho passaram por um grande boom nos últimos anos: a produção brasileira total aumentou de pouco menos de 52 milhões de toneladas em 2007 /08 para quase 98 milhões de toneladas em 2017/18. A produção de milho no Brasil aumentou cerca de 145% nos últimos 20 anos em comparação com cerca de 43% nos Estados Unidos. A maior parte desse aumento veio de sua segunda safra, ou safrinha, safra de milho que agora representa cerca de 75% da produção total de milho no território brasileiro. O milho é cultivado durante três temporadas, com a primeira safra compreendendo cerca de 23%, a segunda cerca de 75% e a terceira cerca de 2% da produção total.
Durante o período de 2017/18 a produção de milho do Brasil foi impactada por uma severa infestação do inseto himenóptero Dalbulus maidis popularmente conhecido como cigarrinha-do-milho. O impacto dessa praga nas lavouras é extremamente prejudicial à produtividade de híbridos em milho e esforços para controlar esse inseto no território brasileiro levaram a um aumento de 85% no uso de pesticidas em comparação com as safras anteriores.
Dalbulus maidis é o inseto-vetor de microrganismos patogênicos para as plantas de milho, tais como o vírus da risca-do-milho (Marafivirus) e dois patógenos denominados de molicutes, o espiroplasma (Corn Stunt Spyroplasma) e o fitoplasma (Maize bushy stunt phytoplasma), que pertencem a uma classe de bactérias sem parede celular. O vírus da risca-do-milho é o causador da virose-raiado-fino ou risca-do-milho, cujos sintomas são os primeiros a surgir na lavoura. Os molicutes, espiroplasma (Spiroplasma kunkelii Whitcomb) e o fitoplasma (Candidatus phytoplasma) são os responsáveis pelas doenças conhecidas como enfezamentos pálido e vermelho, respectivamente.
Os sintomas dos enfezamentos surgem mais tarde, porém, não há nenhuma estratégia de manejo após o aparecimento. Esses patógenos são transmitidos pela cigarrinha-do- milho no Brasil em decorrência de sua alimentação (sucção de seiva e injeção de toxinas) e devido ao fato de que o milho é a sua única planta hospedeira em nosso País. Esse inseto, após se alimentar de plantas infectadas, passa a transmitir os patógenos para plantas jovens e sadias em lavouras próximas. O período crítico de infecção compreende da emergência (estágio VE) até 30-40 dias (estágio V8), sendo o período de VE-VS ("período supercrítico") aquele que requer maior atenção na adoção de medidas de manejo, uma vez que compreende o período de migração do inseto para a lavoura e a disseminação primária da doença (primeiras infecções). No entanto, quanto mais cedo as plantas forem infectadas, mais cedo os sintomas da risca-do-milho e dos enfezamentos aparecem.

Resultados Esperados:
- Realização da análise in silico para determinar as sequências de DNA das espécies de interesse de patógenos, seguido da identificação e seleção das regiões alvo e construção dos oligonucleotídeos e sondas que serão usadas nas reações de PCR em tempo real;
- Testagem dos métodos de disrupção mecânica de tecidos do milho e da cigarrinha-do- milho, seguido da extração de ácidos nucleicos e avaliação da sua qualidade para a etapa de realização da PCR Lamp;
- Desenvolvimento da metodologia de PCR Lamp usando amostras de milho e de cigarrinha- do-milho, junto com controles internos e externos de forma a garantir acurácia e especificidade;
- Desenvolvimento de um protótipo de dispositivo microfluídico para realização da técnica de PCR Lamp à campo para identificação rápida de patógenos transmitidos pela cigarrinha ( Dalbulus maidis) na cultura do milho (Zea mays);
- Validação da metodologia de detecção rápida de patógenos com mostras coletadas a campo em um estudo duplo cego com, pelo menos, 100 amostras;
- Teste da aplicação do dispositivo microfluídico em escala, sendo testadas pelo menos 300 amostras de produtores atendidos pela ConnectFarm e que tem algum tipo de perda de produtividade.