Phoma macdonaldii Boerema, проузроковач црне пегавости стабла сунцокрета – варијабилност популације и изналажење извора отпорности

Abstract

Болести представљају један од најважнијих фактора који утичe на успешност производње сунцокрета. Црна пегавост стабла сунцокрета, коју проузрокује патогена гљива Phoma macdonaldii, представља болест која у појединим регионима распрострањења значајно смањује принос и квалитет сунцокрета. Ранија истраживања спроведена у агроеколошким условима Србије су идентификовала ову болест као широко распрострањену. Истовремено је утврђено да знатан број генотипова сунцокрета био осетљив. Циљ рада је био да се установи степен отпорности инбред линија и хибрида према овој болести као и постојање извора отпорности код популација врста из рода Helianthus. Вишегодишње праћење болести на више локалитета и на већем броју хибрида за циљ је имало одређивање утицаја генотипа и спољашње средине на појаву и развој болести. Тестирана је могућност кориштења ергостерола као индикатора постојања отпорности. Праћењем концентрације фенолних једињења тестирана је реакција домаћина на присуство патогена са акцентом на период непосредно након инокулације. Други део истраживања је био фокусиран на патогена са циљем утврђивања варијабилности популације кориштењем различитих метода. Утврђена је агресивност изолата и генетска варијабилност патогена помоћу RAPD маркера. Постојање варијабилности је проверено и помоћу одгајивачких особина. Тестирањем генотипова сунцокрета, применом метода вештачке инокулације у току четворогодишњег периода, утврђено је постојање статистички значајних разлика између генотипова. Од седамдесет инбред линија отпорност на највећем броју локалитета где је вршено тестирање испољиле су линије DOP-32-08, Ph-BC1-162, Ph-BC1-53, IMI-AB-12, CMS-3-8, BT-VL-2, DOP-33-08, BT-VL-24 и OD-DI-98. Реакција хибрида је варирала у односу на годину тестирања. Највећи степен отпорности су испољили хибриди Баћа и НС Брилијант. Смањење у напредовању болести у години са израженим дефицитом у падавинама је забележено код линија гајених у условима сувог ратарења. Тестирањем 181 популације 9 једногодишњих врста рода Helianthus у условима природне инфекције, утврђене су популације код свих одабраних врста код којих болест није била присутна. Утврђивањем количине ергостерола у оквиру симптома болести код биљака инбред линија у контролисаним условима утврђено је повећање количина овог једињења код осетљиве инбред линије у поређењу са линијама са одређеним степеном отпорности. Резултатима гајења 16 хибрида на већем броју локалитета у току четири године, установљено је постојање значајног утицаја средине и генотипа на појаву и интензитет болести. Највећу отпорност у природним условима су испољили хибриди Баћа, НС-Х-111 и НС Фантазија. Гајењем биљака у условима различитог времена сетве, појава и интензитет црне пегавости стабла су имали тенденцију опадања са каснијом сетвом. Примена само азотних ђубрива највише је допринела порасту појаве и интензитета болести, а исти параметри су били највећи код најмање густине гајења биљака. Анализом фенолних једињења у ткиву листа, у одређеним временским интервалима, након вештачке инокулације биљака инбред линија са различитим степеном осетљивости, утврђен је повећан садржај хлорогене киселине у току прва 24 сата код узорака листа отпорне линије. Четири линије различитог степена осетљивости су инокулисане у контролисаним условима са различитим изолатима патогена. Установљено је постојање варијабилности у погледу агресивности, док су 4 четири од укупно 56 тестираних изолата испољили висок степен агресивности. Груписање изолата сличног степена агресивности према географском пореклу није установљено. Анализом генетске варијабилности помоћу RAPD маркера утврђен је висок степен полиморфизма код употребљених изолата. Од употребљених прајмера највећу информативност је имао прајмер OPE-04. Висок степен варијабилности је потврђен кластер анализом. AMOVA анализом утврђено је да се генетска варијабилност изолата гљиве односи највећим делом на варијабилност између изолата. Генетска варијабилност између изолата груписаних по регионима и агресивности је била занемарљива. Слични обрасци су запажени и након утвђивања одгајивачких особина „in vitro“. Најбољи раст и продукција пикнида је забележена на подлози од овса. Између изолата су забележене значајне разлике у пречнику колонија и продукцији пикнида, али те разлике нису биле повезане са географским пореклом изолата. Црна пегавост сунцокрета у Србији je сталан пратилац сунцокрета. Интензит болести је значајно условљен степеном отпорности генотипова сунцокрета, агресивношћу изолата и временским условима. Патоген испољава велик степен генетске варијабилности што га чини прилагодљивим за измене у генетској структури домаћина и средини. Однос сунцокрет-Phoma macdonaldii представља динамичан систем који захтева наставак истраживања уз мониториг.

Bolesti predstavljaju jedan od najvažnijih faktora koji utiče na uspešnost proizvodnje suncokreta. Crna pegavost stabla suncokreta, koju prouzrokuje patogena gljiva Phoma macdonaldii, predstavlja bolest koja u pojedinim regionima rasprostranjenja značajno smanjuje prinos i kvalitet suncokreta. Ranija istraživanja sprovedena u agroekološkim uslovima Srbije su identifikovala ovu bolest kao široko rasprostranjenu. Istovremeno je utvrđeno da znatan broj genotipova suncokreta bio osetljiv. Cilj rada je bio da se ustanovi stepen otpornosti inbred linija i hibrida prema ovoj bolesti kao i postojanje izvora otpornosti kod populacija vrsta iz roda Helianthus. Višegodišnje praćenje bolesti na više lokaliteta i na većem broju hibrida za cilj je imalo određivanje uticaja genotipa i spoljašnje sredine na pojavu i razvoj bolesti. Testirana je mogućnost korištenja ergosterola kao indikatora postojanja otpornosti. Praćenjem koncentracije fenolnih jedinjenja testirana je reakcija domaćina na prisustvo patogena sa akcentom na period neposredno nakon inokulacije. Drugi deo istraživanja je bio fokusiran na patogena sa ciljem utvrđivanja varijabilnosti populacije korištenjem različitih metoda. Utvrđena je agresivnost izolata i genetska varijabilnost patogena pomoću RAPD markera. Postojanje varijabilnosti je provereno i pomoću odgajivačkih osobina. Testiranjem genotipova suncokreta, primenom metoda veštačke inokulacije u toku četvorogodišnjeg perioda, utvrđeno je postojanje statistički značajnih razlika između genotipova. Od sedamdeset inbred linija otpornost na najvećem broju lokaliteta gde je vršeno testiranje ispoljile su linije DOP-32-08, Ph-BC1-162, Ph-BC1-53, IMI-AB-12, CMS-3-8, BT-VL-2, DOP-33-08, BT-VL-24 i OD-DI-98. Reakcija hibrida je varirala u odnosu na godinu testiranja. Najveći stepen otpornosti su ispoljili hibridi Baća i NS Brilijant. Smanjenje u napredovanju bolesti u godini sa izraženim deficitom u padavinama je zabeleženo kod linija gajenih u uslovima suvog ratarenja. Testiranjem 181 populacije 9 jednogodišnjih vrsta roda Helianthus u uslovima prirodne infekcije, utvrđene su populacije kod svih odabranih vrsta kod kojih bolest nije bila prisutna. Utvrđivanjem količine ergosterola u okviru simptoma bolesti kod biljaka inbred linija u kontrolisanim uslovima utvrđeno je povećanje količina ovog jedinjenja kod osetljive inbred linije u poređenju sa linijama sa određenim stepenom otpornosti. Rezultatima gajenja 16 hibrida na većem broju lokaliteta u toku četiri godine, ustanovljeno je postojanje značajnog uticaja sredine i genotipa na pojavu i intenzitet bolesti. Najveću otpornost u prirodnim uslovima su ispoljili hibridi Baća, NS-H-111 i NS Fantazija. Gajenjem biljaka u uslovima različitog vremena setve, pojava i intenzitet crne pegavosti stabla su imali tendenciju opadanja sa kasnijom setvom. Primena samo azotnih đubriva najviše je doprinela porastu pojave i intenziteta bolesti, a isti parametri su bili najveći kod najmanje gustine gajenja biljaka. Analizom fenolnih jedinjenja u tkivu lista, u određenim vremenskim intervalima, nakon veštačke inokulacije biljaka inbred linija sa različitim stepenom osetljivosti, utvrđen je povećan sadržaj hlorogene kiseline u toku prva 24 sata kod uzoraka lista otporne linije. Četiri linije različitog stepena osetljivosti su inokulisane u kontrolisanim uslovima sa različitim izolatima patogena. Ustanovljeno je postojanje varijabilnosti u pogledu agresivnosti, dok su 4 četiri od ukupno 56 testiranih izolata ispoljili visok stepen agresivnosti. Grupisanje izolata sličnog stepena agresivnosti prema geografskom poreklu nije ustanovljeno. Analizom genetske varijabilnosti pomoću RAPD markera utvrđen je visok stepen polimorfizma kod upotrebljenih izolata. Od upotrebljenih prajmera najveću informativnost je imao prajmer OPE-04. Visok stepen varijabilnosti je potvrđen klaster analizom. AMOVA analizom utvrđeno je da se genetska varijabilnost izolata gljive odnosi najvećim delom na varijabilnost između izolata. Genetska varijabilnost između izolata grupisanih po regionima i agresivnosti je bila zanemarljiva. Slični obrasci su zapaženi i nakon utvđivanja odgajivačkih osobina „in vitro“. Najbolji rast i produkcija piknida je zabeležena na podlozi od ovsa. Između izolata su zabeležene značajne razlike u prečniku kolonija i produkciji piknida, ali te razlike nisu bile povezane sa geografskim poreklom izolata. Crna pegavost suncokreta u Srbiji je stalan pratilac suncokreta. Intenzit bolesti je značajno uslovljen stepenom otpornosti genotipova suncokreta, agresivnošću izolata i vremenskim uslovima. Patogen ispoljava velik stepen genetske varijabilnosti što ga čini prilagodljivim za izmene u genetskoj strukturi domaćina i sredini. Odnos suncokret-Phoma macdonaldii predstavlja dinamičan sistem koji zahteva nastavak istraživanja uz monitorig.

Diseases are a major constraint in sunflower production. Phoma black stem, caused by pathogenic fungus Phoma macdonaldii, is widely distributed disease known in some regions for extensive damage to sunflower yield and quality. Previous research conducted in Serbia and testing for resistance with isolates of pathogen coming from this region identitified disease as common. At the same time, reports on resistance to this disease suggested majority of tested genotipes to be susceptible. Aim of this research was to quantify level of resitance in selected inbreed lines and hybrids as well as to find sources of resistance in species from genus Helianthus. Multiyear monitoring of disease on different hybrids and locations was conducted to determine significance of genotype and environment influence on incidence and severity od disease. Usage of ergosterol as indicator of resistance was also tested. Host reaction to disease was monitored by quantification of total soluble phenols and different phenolic compounds known to be impacted during disease progress in other host-pathogen systems. In this part of research emphasis was particularly on period of time following the inoculation. Secound part of research was focused on pathogen. Aim was to determine variability of pathogen population using several methods. Four inbreed lines varyng in level of susceptibility were used for determination of isolate aggressiveness and RAPD markers were used for genetic variability determination. Distinctions among isolates were define using cultural characteristics. Results of sunflower genotypes survey after application of artificial inoculation methods during 4-year period confirmed presence of significant differences in resistance to phoma black stem among tested genotypes. Out of 70 tested sunflower, inbred lines with the highest level of resistance on majority of localities were DOP-32-08, Ph-BC1-162, Ph-BC1-53, IMI-AB-12, CMS-3-8, BT-VL-2, DOP-33-08, BT-VL-24 и OD-DI-98. Resistance of hybrids varied in each year with the highest level of resistance manifested by hybrids Baća and NS Brilijant. Differences between irrigated and rainfed trials were found in year characterized with drought periods after inoculation with decreased disease severity in rain fed experiment. Total of 181 populations of 9 Helianthus species was surveyed for disease incidence. Among the populations of each species ones without symptoms of disease were found. Positive correlation was found between quantity of ergosterol and level of resistance in selected sunflower inbred lines. Disease incidence and severity data of 16 hybrids from number of locations during 4-year period showed significant influence of both genotype and environment. Highest level of resistance had hybrids Baća, HS-H-111 and NS Fantazija. Crop production practices influenced disease incidence and progress. Plants in experiment with different sowing times expressed different disease intensity. Both disease incidence and severity decreased along sowing timeline. Solely application of nitrogen fertilizers most enhanced disease intensity, and the same parameters were highest in plots with lowest plant density. Analysis of phenolic compounds in leaf tissue revealed a significant increase in concentration of chlorogenic acid in first 24 h after inoculation of resistant genotype. In susceptible genotypes that parameter remained unchanged. Patterns of reaction of four inbred lines to disease revealed differences in aggresiveness, with 4 out of 56 tested isolates regarded as highly aggressive. Isolates with similar aggressiveness did not cluster according to geographic origin. Genetic variability analysis using RAPD markers on colected isolates revealed significant level of polymorphism, with primer OPE-04 as the most informative one. High level of genetic variability was confirmed after cluster analysis. Genetic variability among groups with similar agressiveness and geografic origin was insignificant while variability among isolates inside each group was significant according to AMOVA analysis. Similar patern was observed after determination of culturing characteristics „in vitro“. Pathogen growth and development was best on oat agar medium. Testing warious isolated for growth and production of picnidia revealed significant difference without corelation to geographic origin. In conclusion, phoma black stem occurence on sunflower in Serbia is common. Disease incidence and severity depend on host resistance, isolate aggressiveness and environmental conditions. As a result of high level of genetic variability pathogen is addaptable to changes in host susceptibility and environment. Pathosystem sunflower-Phoma macdonaldii is highly dinamic and requires continuation of research and monitoring.