Globisporangium concavum sp. nov. and three oomycete species causing rhizome rot of lotus (Nelumbo nucifera) in Japan

Nos cantos silenciosos e úmidos dos arrozais do Japão, uma planta aquática perene conhecida como lótus prospera, com suas raízes espessas e comestíveis colhidas para alimentação. Essas raízes, chamadas rizomas, são um item básico em supermercados, frequentemente vendidas frescas e armazenadas em condições frescas para manter sua textura crocante. No entanto, como muitas culturas colhidas, elas são vulneráveis a invasores invisíveis. Entre os mais comuns destes estão os oomicetos, um grupo de organismos que se parecem e se comportam como fungos, mas pertencem a uma família biológica distinta. Enquanto os fungos verdadeiros possuem paredes celulares feitas de quitina, os oomicetos constroem as suas de celulose, o mesmo material resistente encontrado nas paredes celulares das plantas. Esses organismos microscópicos são notórios por causar o apodrecimento de culturas, especialmente em ambientes úmidos, e podem atacar mesmo após uma planta ter sido desenterrada e colocada em armazenamento. Compreender exatamente quais espécies estão atacando uma cultura específica é vital para agricultores e produtores de alimentos, pois diferentes espécies podem exigir diferentes estratégias de manejo para evitar perdas.

Pesquisadores da Universidade de Gifu voltaram recentemente sua atenção para rizomas de lótus que haviam começado a apodrecer enquanto estavam em armazenamento refrigerado. Entre 2014 e 2017, eles coletaram amostras de supermercados onde as raízes desenvolveram uma decomposição preta e macia acompanhada por um crescimento branco e felpudo. Ao isolar cuidadosamente os organismos responsáveis por este apodrecimento, a equipe identificou cinco linhagens distintas de oomicetos. Todas as cinco provaram ser capazes de causar doenças quando introduzidas em tecido saudável de lótus, mas apenas se o tecido estivesse ferido, como por um corte ou uma perfuração. Esta descoberta destaca uma vulnerabilidade específica: os patógenos não conseguem penetrar facilmente na pele intacta da raiz, mas prosperam uma vez que a barreira é rompida, uma condição que ocorre frequentemente durante a colheita e o manuseio.

A investigação revelou uma mistura de culpados conhecidos e desconhecidos. Três das linhagens isoladas foram identificadas como espécies já conhecidas pela ciência: uma era Globisporangium oryzicola, uma espécie anteriormente conhecida por infectar mudas de arroz; duas eram Phytopythium helicoides, um mofo já ligado ao apodrecimento do lótus no Japão e na China; e uma era Pythium dissotocum, um patógeno comum que vive no solo. A descoberta dessas três espécies no lótus confirma que a doença é causada por um grupo diversificado de organismos que podem saltar entre diferentes culturas cultivadas em ambientes úmidos semelhantes. No entanto, a descoberta mais significativa foi a quarta linhagem, que não correspondia a nenhuma espécie conhecida. Este organismo, designado como linhagem GK16Ren2, representou uma nova espécie de oomiceto, a qual os pesquisadores nomearam como Globisporangium concavum.

Para confirmar que este novo organismo era de fato único, os cientistas examinaram suas características microscópicas e compararam seu código genético com o de seus parentes. Sob um microscópio, a nova espécie produzia estruturas esféricas que continham suas células reprodutivas, conhecidas como oósporos. O que a diferenciava era o formato da parede que envolvia essas estruturas. Enquanto a maioria das espécies relacionadas possui paredes lisas, as paredes de Globisporangium concavum eram visivelmente indentadas ou côncavas, conferindo-lhes uma aparência escavada. Além disso, esta nova espécie produzia uma abundância de protuberâncias inchadas e em forma de limão ao longo de seu corpo filamentoso, uma característica que era rara em seu parente mais próximo conhecido. A análise genética de seu DNA confirmou ainda mais que ela ocupava um ramo distinto na árvore genealógica dos oomicetos, separada de todas as outras espécies conhecidas.

Os pesquisadores também testaram quão bem esses organismos podiam crescer em diferentes temperaturas para entender seu comportamento no armazenamento. A nova espécie, Globisporangium concavum, podia crescer em temperaturas tão baixas quanto 3 graus Celsius, que é mais frio do que a temperatura mínima de sua parente Globisporangium oryzicola. Essa capacidade de crescer no frio explica por que o apodrecimento apareceu no armazenamento refrigerado, onde as temperaturas são tipicamente mantidas baixas para preservar as raízes de lótus. De fato, a doença foi mais severa nestas baixas temperaturas do que na temperatura ambiente, sugerindo que o armazenamento frio destinado a manter o lótus fresco pode inadvertidamente favorecer o crescimento destes patógenos específicos.

Este estudo fornece o primeiro relato confirmado de Globisporangium oryzicola, Globisporangium concavum e Pythium dissotocum como causas do apodrecimento do rizoma de lótus. A identificação de uma nova espécie, Globisporangium concavum, adiciona uma peça crítica ao quebra-cabeça das doenças pós-colheita que afetam esta importante cultura. Ao identificar os organismos exatos responsáveis e compreender seus traços específicos, como a necessidade de ferimentos para infectar e sua capacidade de crescer no frio, as descobertas oferecem um quadro mais claro dos desafios biológicos enfrentados pela produção de lótus. O trabalho ressalta que, mesmo em ambientes de armazenamento controlados, uma gama diversificada de vida microscópica pode ameaçar a segurança alimentar, e que a descoberta de novas espécies continua sendo um processo contínuo no estudo da saúde das plantas.