Efficiency of a new Waitea circinata extract against rice pathogens.

Waitea circinata (Warcup & Talbot) is an orchid antagonist mycorrhizal fungus with biocontrol potential against rice pathogens. This study aimed to optimize the extraction method, obtain a new extract and evaluate its efficiency against rice pathogens in vitro and in vivo, as well as to compare it with other extraction methods and W. circinata. The extracts were obtained and screened for in vitro growth inhibition against the pathogens Cochliobolus miyabeanus, Monographella albescens and Sarocladium oryzae, using the following extracts: mycelial, crude, lyophilized and mycelial mass. An additional in vitro assay was performed with the principal rice pathogen (Magnaporthe oryzae), in order to evaluate the conidial germination and appressorium formation. Based on this evaluation, the lyophilized and mycelial mass extracts were tested in vivo against rice blast (M. oryzae) and compared to the W. circinata mycelial suspension, in different application forms (simultaneous and previous). The mycelial mass extract inhibited all the pathogens, and the crude and lyophilized extracts inhibited C. miyabeanus and M. albescens, respectively. The mycelial mass extract inhibited the M. oryzae conidial germination and appressorium formation by 80 %, and the simultaneous and previous applications suppressed the rice blast by 94 %. These results indicate that the new extract can be used to control rice pathogens

Characterization of the biological control agent Cladosporium spp. in upland rice

Tese (doutorado)—Univesidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, 2018.O arroz é uma cultura de grande importância e a ocorrência de doenças, principalmente a brusone (Magnaporthe oryzae), é a principal causa de redução da produção de arroz. A inclusão do controle biológico no manejo integrado da brusone é uma alternativa para reduzir a aplicação de pesticidas. E o uso abusivo de pesticidas trouxe prejuízos que levaram ao aumento da demanda por produtos livres de resíduos. Além disso, o controle biológico pode ser utilizado na fase de transição entre os sistemas convencional e agroecológico, trazendo benefícios e facilitando o processo. Cladosporium spp. tem sido relatado como um agente biológico para vários patógenos de plantas, mas seu mecanismo de ação nunca foi esclarecido, tampouco foi identificado a nível de espécie, em arroz. O isolado C24G foi isolado do filoplano da planta de arroz, adaptado às condições naturais do seu habitat original. O presente estudo teve como objetivo identificar isolados de Cladosporium spp., verificar sua potencial atividade antagônica frente aos principais patógenos que afetam a cultura do arroz, identificar o melhor método e momento de aplicação, bem como a expressão gênica e atividade enzimática das plantas durante a interação com C24G e sua eficiência em suprimir a brusone em condições de campo, em sistema de produção agroecológico. Nove isolados de Cladosporium spp. foram identificados e caracterizados como antagônicos aos principais patógenos fúngicos do arroz de terras altas. A identificação foi realizada e seu efeito antagônico aos patógenos do arroz determinado. Investigou-se a aplicação na semente (microbiolização), no solo (incorporando e regando) e na pulverização foliar, antes (preventiva) e após (curativa) a inoculação com o patógeno (M. oryzae). O melhor tratamento identificado foi a pulverização foliar de C24G com aplicações preventivas. Este tratamento foi investigado para atividade enzimática e expressão gênica, por PCR em tempo real e em condições de campo em sistema agroecológico. Os nove isolados foram identificados como C. cladosporioides, C. tenuissimum e C. subuliforme. Quatro isolados, identificados como C. cladosporioides, inibiram o crescimento micelial, tais como C1H (68,59%) para Sarocladium oryzae, C5G (74,32%) para Cochliobolus miyabeanus, C11G (75,97%) para M. oryzae e C24G (77,39%) de Monographella albescens. O isolado C24G apresentou maior atividade de enzimas líticas e, posteriormente, testado para C. miyabeanus e M. oryzae, e mais de 59,36% de inibição da germinação de conídios e formação de apressórios. Suprimiu 83,78% da severidade da brusone nas folhas, aumentou a expressão relativa dos genes JIOsPR10, LOX-RLL e PR1b e aumentou a atividade de quitinase, β-1,3- glucanase, lipoxigenase e fenilalanina amônia-liase. Verificamos a supressão de até 85,58% e 79,63% da brusone nas folhas e panículas, respectivamente, e foram detectadas alterações na biomassa e em parâmetros fisiológicos como taxa fotossintética (A), transpiração (E), condutância estomática (gs) e eficiência do uso da água (WUE). Além de um aumento significativo no rendimento de grãos, que não refletiu aumento com aplicações combinadas ou um maior número de aplicações. A caracterização de C. cladosporioides elege-o como um potencial bioagente para o manejo de diversas doenças do arroz, principalmente a brusone. Essa é a primeira vez que Cladosporium spp. isolado do filoplano de arroz é identificado a nível de espécie e que demonstrou-se seu mecanismo de ação, como a atividade de enzimas líticas e expressão gênica. Conclui-se que C24G elicita as respostas de defesa da planta e deve ser componente do manejo sustentável da brusone, reduzindo a aplicação de fungicidas, gerando maior rentabilidade ao produtor e ao ambiente e grãos de arroz livres de contaminações e sua inserção no sistema agroecológico é vantajosa, reduzindo a severidade da brusone e facilitando a transição agroecológica com considerável rendimento de grãos e levando a um produto final sem resíduos.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).Rice is a crop of great importance and the occurrence of diseases, especially the blast (Magnaporthe oryzae) is the main cause of rice production reduction. The inclusion of biological control in the integrated management rice blast is an alternative to reduce the application of pesticides. And, the abusive use of pesticides has brought losses that have led to increased demand for waste-free products. Moreover, biological control can be used in the transition phase between the conventional and agroecological systems, bringing benefits and facilitating the process. Cladosporium spp. has been reported as a biological agent for several plant pathogens, but its mechanism of action has never been clarified, nor was it identified at the species level in rice. The isolated C24G was isolated from rice plant phylloplane, thus adapted to the natural conditions of its original habitat. The present study aims to identify isolates of Cladosporium spp., verify their potential antagonistic activity against the main pathogens that affect rice culture, identify the best method and moment for application, as well as the gene expression and enzymatic activity of plants during interaction with C24G and, its efficiency to suppress rice blast under field conditions, in agroecological production system. Nine isolates of Cladosporium spp. were identified and characterized as antagonistic to the main fungal pathogens from upland rice. The identification was performed and determined its antagonistic effect with the rice pathogens. It was investigated the application in the seed (microbiolization), soil (incorporating and drenching) and foliar spraying, before (preventive) and after (curative) challenge inoculation with the pathogen (M. oryzae). The best treatment identified was the foliar sprayed of C24G as preventive applications. This treatment was further investigated for enzymatic activity and gene expression, by Real-time PCR and in fields conditions in agroecological system. The nine isolates were identified as C. cladosporioides, C. tenuissimum and C. subuliforme. Four isolates, identified as C. cladosporioides, were inhibit mycelial growth such as C1H (68.59%) of Sarocladium oryzae, C5G (74.32%) of Cochliobolus miyabeanus, C11G (75.97%) of M. oryzae and C24G (77.39%) of Monographella albescens. The C24G isolate showed higher activity of lytic enzymes and later tested for C. miyabeanus and M. oryzae, and higher than 59.36% conidial germination and appressorium formation inhibition. It suppressed 83.78% leaf blast severity, increased relative expression of the JIOsPR10, LOX- RLL and PR1b genes and increased Chitinase, β-1,3-Glucanase, Lipoxygenase and Phenylalanine ammonia-lyase activity. We verified the suppression of up to 85.58% and 79.63% of leaf and panicle blast, respectively, and changes were detected in biomass and in physiological parameters such as photosynthetic rate (A), transpiration (E), stomatal conductance (gs) and water use efficiency (WUE). In addition to a significant increase in grain yield, which did not reflect increase with combined applications or a greater number of applications. The characterization of C. cladosporioides elect it as a potential bioagent for management of several rice diseases, especially rice blast. This is the first time a Cladosporium spp. isolated from rice phylloplane is identified at the species level and demonstrated its mechanism of action, such as the activity of lytic enzymes and gene expression. We conclude that C24G elicits the plant defense responses and should be component of sustainable blast management, reducing the application of fungicides, generating greater rentability to producer and environment and rice grains free of contaminations and its insertion in the agroecological system is advantageous, reducing the severity of the blast and facilitating the agroecological transition with considerable yield of grains and leading to a final product without residues

Rice leaf blast suppression by Cladosporium cladosporioides

Submitted by Cássia Santos ([email protected]) on 2015-10-27T14:25:17Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Amanda Abdallah Chaibub - 2014.pdf: 1263990 bytes, checksum: 48328d656f5321ae2882086283462be4 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5)Approved for entry into archive by Luciana Ferreira ([email protected]) on 2015-10-29T10:11:31Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Amanda Abdallah Chaibub - 2014.pdf: 1263990 bytes, checksum: 48328d656f5321ae2882086283462be4 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5)Made available in DSpace on 2015-10-29T10:11:32Z (GMT). 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The antagonism in vitro was evaluated by pairing-up, in Petri dishes containing PDA medium, nine different isolates of C. cladosporioides with the rice pathogens Sarocladium oryzae (sheath rot), Monographella albescens (scald), Cochliobolus miyabeanus (brown stain) and M. oryzae. All C. cladosporioides isolates reduced colonies mycelia growth up to 53.84% in addition to hallo formation. Among the nine tested isolates, four were selected for in vivo studies. Under controlled greenhouse conditions, three different concentrations were tested, in two different applications way; 1) 48 hours before challenger inoculation with M. oryzae; 2) mixture of M. oryzae and C. cladosporioides conidia suspensions. The isolated C24 C. cladosporioides (5x105) sprayed 48 hours, before challenger inoculation reduced 97.1% of leaf blast severity, and the spray mixture of conidial suspensions of C24 C. cladosporioides (5x101) and M. oryzae 3x105 spray of decreased leaf blast severity by 88.6%. Subsequently, the mechanisms involved in leaf blast suppression were investigated by using the same isolate, both applications methods and by collecting rice plants leaves sprayed with C. cladosporioides and M. oryzae. The application of C. cladosporioides 48 hours before challenger inoculation with M. oryzae and the conidial suspensions of mixture of M. oryzae and C. cladosporioides reduced to 83.9% and 78.6% of leaf blast severity, respectively. It was detected that, in the presence of C. cladosporioides and absence of the pathogen activity of enzymes GLU, LIPOX, PAL and POX increased significantly. In the presence of, C. cladosporioides and M. oryzae, POX and PAL activity and AS content also significantly increased, in both application forms. Scanning electron microscopy confirmed the physical interaction between plant/biological agent/pathogen during the penetration phase. It was proved that C. cladosporioides is a biological agent efficient in activating biochemical defense mechanisms of the rice plant during leaf blast suppression.A brusone (Magnaporthe oryzae Couch, anamorfo - Pyricularia oryzae Cav.) é a principal doença do arroz no mundo causando perdas na produtividade de até 100%. Seu controle, atualmente realizado pelo manejo que integra resistência genética, práticas culturais e controle químico, requer a inserção de agentesbiológicos. Os objetivos do presente trabalho foram avaliar o antagonismo in vitro entre Cladosporium cladosporioides e os patógenos do arroz; verificar a capacidade de C. cladosporioides em suprimir a brusone foliar e estudar os mecanismos envolvidos na supressão da doença. Todos os ensaios foram conduzidos em delineamento inteiramente casualizado, com três repetições. O antagonismo, in vitro, foi avaliado pareando-se, em placas de Petri contendo meio de cultura BDA, nove diferentes isolados de C. cladosporioides com os patógenos do arroz, Sarocladium oryzae (Podridão da bainha), Monographella albescens (Escaldadura), Cochliobolus miyabeanus (Mancha parda) e M. oryzae. Todos os isolados de C. cladosporioides reduziram, em até 53,84% o crescimento micelial das colônias além de apresentarem halo; entre os nove, quatro foram selecionados para os estudos in vivo. Em condições controladas de casa de vegetação, foram testadas, em três diferentes concentrações, a aplicação antecipada, 48 horas antes da inoculação desafiadora com M. oryzae, e a aplicação da mistura das suspensões de conídios de M. oryzae e C. cladosporioides. A pulverização antecipadado isolado C24 de C. cladosporioides (5x105) promoveu 97,1% de redução da severidade de brusone foliar e a pulverização da mistura das suspensões do isolado C24 de C. cladosporioides (5x101) e M. oryzae (3x105) reduziu em 88,6%. Posteriormente, os mecanismos envolvidos na supressão da brusone foliar foram investigados com o mesmo isolado e os dois métodos de aplicação com coletas de plantas, realizadas antes e após o desafio com M. oryzae. As aplicações, antecipada e em mistura, reduziram em 83,9% e 78,6% a severidade da brusone foliar, respectivamente. Observou-se que, na ausência do patógeno a atividade de GLU, LIPOX, PAL e POX aumentaram significativamente. Na presença de M. oryzae, a atividade de POX e PAL e o teor do AS aumentaram destacadamente, em ambas as formas de aplicação. Por microscopia eletrônica de varredura confirmou-se a interaçãofísica entre planta/agente biológico/patógeno, durante a fase de penetração. C. cladosporioidesrevelou-se um agente biológico capaz de suprimira brusone foliar ativando os mecanismos bioquímicos de defesa da planta de arroz