A comparison of screening techniques for Fusarium head blight of wheat in South Africa
Loading...
Date
2009-11
Authors
De Villiers, Catharina Isabella Petronella
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
University of the Free State
Abstract
English: Fusarium head blight is one of the most important wheat diseases under irrigation and currently there are no cultivars resistant to this disease in South Africa. The main aim of this study was to determine the virulence of Fusarium graminearum isolates, to test growth and sporulation on different media and to do screening for resistance in the greenhouse and field. Twenty Fusarium graminearum single spore isolates from the Prieska region were evaluated in the greenhouse to determine the virulence of the isolates on a susceptible wheat cultivar. The isolates that were most virulent were A191, A145, A144, A149, A204 and A223. These isolates did not differ significantly from each other in the greenhouse test. Five of these isolates were used in the laboratory to determine which solid medium can be used to produce an abundance of spores. Potato dextrose agar, carrot agar, malt extract agar with 5 g chopped maize straw and mung bean agar were used. The growth of the isolates was measured over a seven day period. From the data it was evident that malt extract agar and mung bean agar were the best media to use for growth within the seven day period. Each of the media was tested weekly for up to four weeks to determine which of the isolates produced the most spores when given optimum conditions. Mung bean agar was the best medium to use for spore production. Considering the other media, potato dextrose agar may be used for identification, multiplying and storage of Fusarium isolates. Carrot agar is suitable to induce spore production, but is generally used as a medium for fertility studies. Malt extract agar containing sterile, chopped maize straw may be used for growth rather than for inducing spore formation. A lower amount of malt extract should be used to reduce the amount of maltose in the medium to increase spore production. Isolate A191 was used in the other two greenhouse tests. The first test was to determine the best inoculation technique for inducing FHB. Five different cultivars were included, namely SST825, SST822, Krokodil, Frontana and a derivative of Sumai #3 (SUM3/3/CS/LE.RA//CS/4/YANGMAI 158). Three techniques were used, namely cotton wool, straw and spray inoculation. From the data obtained it was clear that the cotton wool method was the best inoculation method to use to test Type II resistance. In a second greenhouse test, 13 lines from the 9th SRSN, CIMMYT, Mexico, were tested with isolate A191 using the cotton wool technique. The results showed that there were no differences between the moderately susceptible SST825 and numbers 74 and 54 (Type II resistance). The second group can be classified as a moderately resistant group that included numbers 54, 39, 21, 34, 50, 47, 19, 5, 57, 61 and 3. Number 14 was classified as resistant and the Sumai #3 derivative as a very resistant cultivar. Two field trials were executed in 2007 and 2008, respectively. The 9th SRSN from CIMMYT, Mexico, were included in the trials for both years. The field experiment consisted of the honeycomb moving grid design. The isolates used for both years included numbers were A144, A145, A146, A149, A151, A156, A159, A161, A166, A167, A169, A176, A183, A187, A191, A194, A204 A221, A223 and A269. These isolates were prepared on mung bean medium, harvested and sprayed four times, at two-day intervals, onto wheat plants during flowering. The environmental conditions for the 2007 trial were excellent for infection. Data from 2007 showed that entry 66 was susceptible. Thirty-three lines showed resistance, 29 lines showed moderate resistance and five showed moderate susceptibility. SST806 and Marico were used as a susceptible and moderate resistant control, respectively. The environmental conditions for 2008 were not conducive and very low levels of infection were obtained. Grain spawn was used in conjunction with spray inoculation to improve the inoculum pressure during 2008. Although extra inoculum was added, a low infection percentage was noted. Thus, field trials should be executed for at least three seasons before meaningful recommendations can be made.
Afrikaans: Fusarium aarskroei is een van die mees belangrikste siektes van koring onder besproeiing en tans is daar geen weerstandbiedende kultivar teen aarskroei in Suid-Afrika nie. Die hoofdoel van die studie was om die virulensie van twintig Fusarium graminearum isolate te bepaal, om die virulensie op verskeie media te toets en om inskrywings in die glashuis en veld vir weerstand te evalueer. Twintig Fusarium graminearum enkelspoor isolate vanaf die Prieska omgewing, is in die glashuis geëvalueer om die virulensie van die isolate te bepaal. Die isolate wat die beste presteer het in die glashuis was A191, A145, A144, A149, A204 en A223. Hierdie isolate het nie betekenisvol van mekaar in die glashuisevaluasie verskil nie. Vyf van die isolate is in die laboratorium toets gebruik om vas te stel watter soliede medium die meeste spore sal vorm. Aartappel dekstrose-agar, wortel-agar, mout ekstrak-agar met 5 g opgekapte mieliestoppel en mung boontjie-agar is gebruik. Die groei van die isolate is gemeet oor 'n sewe dae tydperk. Die data het getoon dat mout ekstrak-agar en mung boontjie-agar die beste media vir groei, was. Elkeen van die media is weekliks getoets, oor 'n tydperk van vier weke, om die isolaat wat die meeste spore onder gunstige toestande produseer, te bepaal. Die data toon aan dat die mung boontjie-agar die beste medium is om te gebruik vir spoorproduksie. Die afleiding kan gemaak word dat aartappel dekstrose-agar gebruik kan word vir identifikasie, vermeerdering en stoor van Fusarium isolate. Wortel-agar kan gebruik word vir spoorproduksie, alhoewel dit ook gebruik kan word vir vrugbaarheidstudies. Mout ekstrak-agar saam met die opgekapte mieliestoppel sal eerder gebruik word vir groei van die isolate en vir die produksie van groot hoeveelhede spore. Die hoeveelheid mout ekstrak moet verlaag word in verdere studies ten einde die hoeveelheid maltose in die medium te verminder wat die moontlikheid van spoorproduksie sal verhoog. Isolaat A191, is gebruik vir twee ander glashuistoetse. Die eerste glashuistoets was om die beste inokulasie metode vas te stel. Vyf verskillende cultivars is gebruik, naamlik SST825, SST822, Krokodil, Frontana en 'n kruisingslyn met Sumai #3 agtergrond (SUM3/3/CS/LE.RA// CS/4/YANGMAI158). Drie tegnieke is gebruik naamlik watte, strooitjie en spuit-inokulasie. Die data wys duidelik dat die watte metode nog steeds die beste metode is om te gebruik om Tipe II weerstand te toets. In die tweede glashuistoets is 13 lyne van die 9de SRSN, CIMMYT, Meksiko, getoets teen die mees virulente isolaat (A191) en met een inokulasie tegniek, naamlik watte. Die data toon aan dat daar geen betekenisvolle verskille tussen die matig vatbare SST825, lyn nr. 74 en lyn nr. 54 is nie (Tipe II weerstand). Die tweede groep kan geklassifiseer word as die matig weerstandbiedende groep wat inskrywings soos 54, 39, 21, 34, 50, 47, 19, 5, 57, 61 en 3 insluit. Nommer 14 kan geklassifiseer word as weerstandbiedend en die Sumai #3- verwante lyn as hoogs weerstandbiedend. Twee veldproewe is uitgevoer in 2007 en 2008 onderskeidelik. Die 9de "SRSN" van CIMMYT, Meksiko, is in die veldproewe ingesluit vir beide jare. Die veldproewe se ontwerp was die "honeycomb moving grid". Die isolate wat gebruik is sluit in nommers A144, A145, A146, A149, A151, A156, A159, A161, A166, A167, A169, A176, A183, A187, A191, A194, A204 A221, A223 and A269. Die isolate was voorberei op mung boontjie-medium, geoes en are is vier keer bespuit gedurende blomstadium met 'n tussenpose van twee dae. Die omgewingstoestande vir die 2007 veldproef was uitstekend vir infeksies. Data van 2007 wys een inskrywing was vatbaar, naamlik nommer 66. Drie-en-dertig lyne het weerstand getoon, 29 lyne het matige weerstand getoon en 5 lyne het matige vatbaarheid getoon. SST806 en Marico was onderskeidelik as 'n vatbare en matig vatbare kontrole gebruik. Addisionele inokulum is bygevoeg as gekoloniseerde graan ("grain spawn") tot die spuit inokulasie gedurende 2008. Die omgewingstoestande in 2008 was nie bevorderlik vir infeksie nie en al die inskrywings het weerstand getoon. Om hierdie rede word dit aanbeveel dat veldproewe ten minste drie jaar na mekaar uitgevoer word voordat aanbevelings gemaak kan word.
Afrikaans: Fusarium aarskroei is een van die mees belangrikste siektes van koring onder besproeiing en tans is daar geen weerstandbiedende kultivar teen aarskroei in Suid-Afrika nie. Die hoofdoel van die studie was om die virulensie van twintig Fusarium graminearum isolate te bepaal, om die virulensie op verskeie media te toets en om inskrywings in die glashuis en veld vir weerstand te evalueer. Twintig Fusarium graminearum enkelspoor isolate vanaf die Prieska omgewing, is in die glashuis geëvalueer om die virulensie van die isolate te bepaal. Die isolate wat die beste presteer het in die glashuis was A191, A145, A144, A149, A204 en A223. Hierdie isolate het nie betekenisvol van mekaar in die glashuisevaluasie verskil nie. Vyf van die isolate is in die laboratorium toets gebruik om vas te stel watter soliede medium die meeste spore sal vorm. Aartappel dekstrose-agar, wortel-agar, mout ekstrak-agar met 5 g opgekapte mieliestoppel en mung boontjie-agar is gebruik. Die groei van die isolate is gemeet oor 'n sewe dae tydperk. Die data het getoon dat mout ekstrak-agar en mung boontjie-agar die beste media vir groei, was. Elkeen van die media is weekliks getoets, oor 'n tydperk van vier weke, om die isolaat wat die meeste spore onder gunstige toestande produseer, te bepaal. Die data toon aan dat die mung boontjie-agar die beste medium is om te gebruik vir spoorproduksie. Die afleiding kan gemaak word dat aartappel dekstrose-agar gebruik kan word vir identifikasie, vermeerdering en stoor van Fusarium isolate. Wortel-agar kan gebruik word vir spoorproduksie, alhoewel dit ook gebruik kan word vir vrugbaarheidstudies. Mout ekstrak-agar saam met die opgekapte mieliestoppel sal eerder gebruik word vir groei van die isolate en vir die produksie van groot hoeveelhede spore. Die hoeveelheid mout ekstrak moet verlaag word in verdere studies ten einde die hoeveelheid maltose in die medium te verminder wat die moontlikheid van spoorproduksie sal verhoog. Isolaat A191, is gebruik vir twee ander glashuistoetse. Die eerste glashuistoets was om die beste inokulasie metode vas te stel. Vyf verskillende cultivars is gebruik, naamlik SST825, SST822, Krokodil, Frontana en 'n kruisingslyn met Sumai #3 agtergrond (SUM3/3/CS/LE.RA// CS/4/YANGMAI158). Drie tegnieke is gebruik naamlik watte, strooitjie en spuit-inokulasie. Die data wys duidelik dat die watte metode nog steeds die beste metode is om te gebruik om Tipe II weerstand te toets. In die tweede glashuistoets is 13 lyne van die 9de SRSN, CIMMYT, Meksiko, getoets teen die mees virulente isolaat (A191) en met een inokulasie tegniek, naamlik watte. Die data toon aan dat daar geen betekenisvolle verskille tussen die matig vatbare SST825, lyn nr. 74 en lyn nr. 54 is nie (Tipe II weerstand). Die tweede groep kan geklassifiseer word as die matig weerstandbiedende groep wat inskrywings soos 54, 39, 21, 34, 50, 47, 19, 5, 57, 61 en 3 insluit. Nommer 14 kan geklassifiseer word as weerstandbiedend en die Sumai #3- verwante lyn as hoogs weerstandbiedend. Twee veldproewe is uitgevoer in 2007 en 2008 onderskeidelik. Die 9de "SRSN" van CIMMYT, Meksiko, is in die veldproewe ingesluit vir beide jare. Die veldproewe se ontwerp was die "honeycomb moving grid". Die isolate wat gebruik is sluit in nommers A144, A145, A146, A149, A151, A156, A159, A161, A166, A167, A169, A176, A183, A187, A191, A194, A204 A221, A223 and A269. Die isolate was voorberei op mung boontjie-medium, geoes en are is vier keer bespuit gedurende blomstadium met 'n tussenpose van twee dae. Die omgewingstoestande vir die 2007 veldproef was uitstekend vir infeksies. Data van 2007 wys een inskrywing was vatbaar, naamlik nommer 66. Drie-en-dertig lyne het weerstand getoon, 29 lyne het matige weerstand getoon en 5 lyne het matige vatbaarheid getoon. SST806 en Marico was onderskeidelik as 'n vatbare en matig vatbare kontrole gebruik. Addisionele inokulum is bygevoeg as gekoloniseerde graan ("grain spawn") tot die spuit inokulasie gedurende 2008. Die omgewingstoestande in 2008 was nie bevorderlik vir infeksie nie en al die inskrywings het weerstand getoon. Om hierdie rede word dit aanbeveel dat veldproewe ten minste drie jaar na mekaar uitgevoer word voordat aanbevelings gemaak kan word.
Description
Keywords
Fusarium diseases of plants -- South Africa, Wheat -- Diseases and pests -- South Africa, Dissertation (M.Sc.Agric. (Plant Pathology))--University of the Free State, 2009