Estimation of Blast Severity on Rye and Triticale Spikes by Digital Image Analysis

In Brazil, more efficient methods are a necessity for evaluating blast severity on spikes in the breeding programs of rye, triticale, wheat, and barley. The objective of this work was to determine the feasibility of assessing blast severity based on the analysis of digital images of symptomatic rye and triticale spikes. Triticale and rye genotypes were grown to anthesis in pots and were then inoculated with a mixture of Magnaporthe oryzae isolates. Blast severity on the spikes was evaluated visually and after that the spikes were detached and photographed. Blast severity was determined using the program ImageJ to analyze the obtained images. Two methods of image analysis were used: selection of symptomatic areas using a mouse cursor (SCU) and selection of symptomatic areas using image segmentation (SIS). The SCU method was considered the standard reference method for determining the true value of blast severity on spikes. An analysis of variance did not determine any difference among the evaluation methods. The coefficient of determination (R2) obtained from a linear regression analysis between the variables SIS and SCU was 0.615. The obtained data indicate that the evaluation of blast severity on spikes based on image segmentation is feasible and reliable

Brusone e produção de trigo no Brasil

This review paper presents the current context of wheat production in Brazil, the management strategies to reduce yield losses due to blast, and the biotechnological approaches to improve wheat resistance. Wheat blast or brusone is caused by the Magnaporthe oryzae Triticum (MoT) pathotype fungus that can infect all the aboveground parts of the plant. The main symptom of the blast disease is spike bleaching that impairs grain production, causing yield losses up to 100% in susceptible wheat cultivars. The first world report of blast in wheat spikes was in Brazil, in 1985, and, currently, the disease is the main constraint to wheat cultivation in tropical and subtropical areas of the Cerrado and Mata Atlântica biomes. For a long time, the use of fungicides has been found to be ineffective under high-pressure disease conditions. However, recent works have pointed out that fungicide efficiency depends on the integration of other control measures, particularly the choice of cultivars with moderate resistance. In this review paper, the high variability of wheat reaction to MoT is presented, as well as a panel of resistant or moderately resistant cultivars (including non-2NS carriers), promptly available for cultivation in regions where blast is endemic.Esta revisão apresenta o contexto atual da produção de trigo no Brasil, as estratégias de manejo para reduzir perdas de rendimento de grãos devido à brusone e as abordagens biotecnológicas para melhorar a resistência do trigo. A brusone do trigo é causada pelo fungo Magnaporthe oryzae patótipo Triticum (MoT) que pode infectar toda a parte aérea da planta. O principal sintoma da doença é o branqueamento das espigas que prejudica a produção de grãos, com perdas que podem chegar a 100% em cultivares suscetíveis. O primeiro relato mundial de brusone em espigas de trigo foi feito no Brasil, em 1985, e a doença atualmente é a principal restrição ao cultivo de trigo nas áreas tropicais e subtropicais dos biomas Cerrado e Mata Atlântica. Por muito tempo, o uso de fungicidas foi considerado ineficaz sob condições de alta pressão de doença. No entanto, trabalhos recentes apontam que a eficácia dos fungicidas depende da integração de outras medidas de controle, principalmente da escolha de cultivares com resistência moderada. Neste artigo de revisão, apresentam-se a alta variabilidade de reação do trigo ao MoT, bem como um painel de cultivares resistentes ou moderadamente resistentes (incluindo não portadoras da translocação 2NS), prontamente disponíveis para cultivo em regiões onde a brusone é endêmica

Correlação entre resistência à brusone em cultivares de trigo e taxa de esporulação de conídios de Pyricularia oryzae Triticum

The use of resistant wheat cultivars is a fundamental strategy to minimize the damages caused by blast, a disease caused by the fungus Pyricularia oryzae Triticum (PoT). The objective of this study was to evaluate (a) the reaction to blast of Brazilian wheat cultivars and (b) to determine whether there is correlation between severity of symptoms on wheat spikes and “sporulation rate of PoT conidia per gram of wheat spike rachis” (Rscon). Plants of 16 wheat cultivars were grown in greenhouse until flowering (Zadoks stage 65), when their spikes were inoculated with a suspension formed by mixing the conidia of three PoT isolates. The evaluated variables were blast severity on spikes at 5, 7 and 11 days after inoculation (dai) and Rscon. Rachis were evaluated individually to determine the Rscon. Correlation analyzes were carried out between blast severity means on spikes of cultivars at 5, 7 and 11 dai and the log of Rscon. The cultivars ORS Feroz, ORS Destak, CD 116, ORS 1403, ORS 1401, TBIO Aton and TBIO Mestre stood out for being classified in the statistical groups with the highest resistance to blast for the four variables considered in the study. The correlation between blast severity on spikes at 5, 7 and 11 dai and Rscon was not significant.A utilização de cultivares de trigo resistentes é estratégia fundamental para minimizar danos causados pela brusone, doença causada pelo fungo Pyricularia oryzae Triticum (PoT). O objetivo do estudo foi avaliar (a) a reação à brusone de cultivares brasileiras de trigo e (b) verificar a correlação entre a severidade dos sintomas na espiga e a “taxa de esporulação de conídios de PoT em ráquis de espigas de trigo” (Txcon). Plantas de 16 cultivares de trigo foram conduzidas em casa-de-vegetação até o florescimento (estádio 65 da escala de Zadoks), quando as espigas das mesmas foram submetidas à inoculação com uma suspensão formada pela mistura de conídios de três isolados de PoT. As variáveis avaliadas foram a severidade de brusone nas espigas aos cinco, sete e 11 dias após a inoculação (dai) e a Txcon. A Txcon foi determinada de forma individualizada para os ráquis. Foram realizadas análises de correlação entre as médias de severidade de brusone nas espigas das cultivares aos cinco, sete e 11 dai e o log das Txcon. As cultivares ORS Feroz, ORS Destak, CD 116, ORS 1403, ORS 1401, TBIO Aton e TBIO Mestre se destacaram por terem sido classificadas nos grupos estatísticos de maior resistência à brusone para as quatro variáveis consideradas no estudo. Verificou-se a existência de correlação entre a severidade de brusone nas espigas aos 5, 7 e 11 dai e Txcon

Presença da translocação 2NVS e herança da resistência à brusone em trigo

The objective of this work was to evaluate the effect of the presence of 2NVS translocation on the inheritance of wheat resistance to head blast, in F2 segregating lines from two biparental crosses. The IPF 86766 and 'Santa Fe' genotypes were used as female parents (both 2NVS carriers), and 'BRS 404', as the common male parent (non 2NVS carrier). Using a mixture of three isolates of Pyricularia oryzae Triticum, wheat spikes and rachises were evaluated for bleaching severity at five (%BS_5dpi) and seven days post-inoculation (%BS_7dpi), as well as for the number of infection points (IPR) and pathogen sporulation (SPO). Chi-square analyses showed that segregation follows a 3:1 Mendelian hypothesis, with a major locus with a dominant allele: %BS_7dpi for IPF 86766 x 'BRS 404' and IPR for 'Santa Fe' x 'BRS 404'. Therefore, this is the first known study to show that the 2NVS translocation responsible for resistance to head blast is a major locus with a dominant allele. In a controlled environment, 'BRS 404' shows bleaching severity and SPO similar with those occurring on IPF 86766 and 'Santa Fe'.O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da presença da translocação 2NVS sobre a herança da resistência de trigo à brusone, em linhagens segregantes F2 de dois cruzamentos biparentais. Os genótipos IPF 86766 e 'Santa Fe' foram usados como genitores femininos (ambos portadores da 2NVS), e 'BRS 404', como genitor masculino comum (não portador da 2NVS). A partir da mistura de três isolados de Pyricularia oryzae Triticum, espigas e ráquis de trigo foram avaliadas quanto à severidade de branqueamento aos cinco (%BS_5dpi) e aos 7 dias após inoculação (%BS_7dpi), bem como quanto ao número de pontos de infecção (IPR) e à esporulação do patógeno (SPO). Análises de qui-quadrado mostraram que a segregação segue a hipótese mendeliana 3:1, com um loco de efeito maior, com alelo dominante: %BS_7dpi para IPF 86766 x 'BRS 404' e IPR para 'Santa Fe' x 'BRS 404'. Portanto, este é o primeiro estudo conhecido a mostrar que a translocação 2NVS responsável pela resistência à brusone de trigo é um loco principal com um alelo dominante. Em condições controladas de ambiente, 'BRS 404' apresenta severidade de branqueamento e SPO similares às que ocorrem em IPF 86766 e 'Santa Fe'

Esporulação de Pyricularia grisea em diferentes meios de cultura e regimes de luz Sporulation of Pyricularia grisea on different culture media and light regimes

Diferentes fatores influenciam o crescimento e a esporulação dos fungos, tais como: composição do meio de cultivo, temperatura e luz. O objetivo do trabalho foi determinar o melhor meio de cultivo e regime de luz para a esporulação de Pyricularia grisea. Um isolado deste, obtido da cultivar de trigo 'BRS 194', foi repicado por disco micelial em oito meios de cultivo (farinha integral de arroz, aveia, centeio, cevada, trigo, triticale; BSA e extrato de tomate) e submetido a três regimes de luz (escuro, fotoperíodo de 12h e luz contínua). As placas permaneceram por 10 dias, em câmara de crescimento sob temperatura de 23-25&deg;C. Em seguida, o número de conídios foi determinado em câmara de Neubauer. O meio de cultivo à base de farinha integral de trigo propiciou a maior esporulação do fungo em todos os regimes de luz, e a maior esporulação ocorreu em regime de luz contínua para todos os meios de cultivos testados. Os meios de arroz e BSA propiciaram uma menor produção de conídios pelo fungo.<br>A set of conditions is necessary for the growth and sporulation of fungi, particularly the composition of culture media, temperature and light. The objective of this research was to determine the ideal culture medium and light regime for the sporulation of P. grisea. Micelial discs of an isolate, obtained from cultivar 'BRS 194' of wheat, were transferred to eight culture media (rice wholemeal, oat, rye, barley, wheat, triticale, PSA and tomato sauce) and kept in the dark, under continuous light and 12h of light. In a growing chamber, for 10 days at 23-25&deg;C. Then, the number of conidia was determined in a Neubauer chamber. The higher sporulation, regardless of light regime, was observed on wheat wholemeal culture medium. The continuous light provided higher sporulation this fungus in all culture medium. The lowest production of conidia was observed on rice wholemeal and PSA culture media

Correlation between blast resistance in wheat cultivars and conidia sporulation rate of Pyricularia oryzae Triticum

ABSTRACT: The use of resistant wheat cultivars is a fundamental strategy to minimize the damages caused by blast, a disease caused by the fungus Pyricularia oryzae Triticum (PoT). The objetive of this stydy was to (a) evaluate the reaction to blast of Brazilian wheat cultivars and (b) determine whether there is correlation between severity of symptoms on wheat spikes and “sporulation rate of PoT conidia per gram of wheat spike rachis” (Rscon). Plants of 16 wheat cultivars were grown in greenhouse until flowering (Zadoks stage 65), when their spikes were inoculated with a suspension formed by mixing the conidia of three PoT isolates. The evaluated variables were blast severity on spikes at 5, 7 and 11 days after inoculation (dai) and Rscon. Rachis were evaluated individually to determine the Rscon. Correlation analyzes were carried out between blast severity means on spikes of cultivars at 5, 7 and 11 dai and Rscon. The cultivars TBIO Mestre, TBIO Aton, ORS 1401, ORS 1403, ORS Destak, ORS Feroz, and CD 116 stood out for being classified in the statistical groups with the highest resistance to blast for the four variables considered in the study. The correlation between blast severity on spikes at 5, 7 and 11 dai and Rscon is at most moderate

Resistance to triazole fungicides in Pyricularia species associated with invasive plants from wheat fields in Brazil

Triazole fungicides have not been effective for managing the wheat blast disease in Brazil. A broad analysis across six geographical populations of Pyricularia graminis-tritici in central-southern Brazil indicated a high level of resistance to triazole fungicides. Since P. graminis-tritici is also associated with others poaceous species, here, we analyzed whether triazole-resistant isolates of the blast pathogen could be recovered from other poaceous hosts that are invasive of sprayed wheat fields. In addition to P. graminis-tritici (Pygt), we also evaluated the levels of sensitivity of three other grass-associated blast pathogens, which included P. grisea (Pg), P. pennisetigena (Pp), and P. urashimae (Pu). Resistance to the triazole fungicides tebuconazole and epoxiconazole was assessed phenotypically based on EC50 values and molecularly by analysis of the presence of mutations in the CYP51A gene, which encodes for the target enzyme 14-alpha-demethylase. We detected triazole-resistant Pyricularia spp. (Pg, Pp, Pu and Pygt) that is associated with Avena sativa, Cenchrus echinatus, Chloris distichophylla, Cynodon sp., Digitaria horizontalis, D. sanguinalis, Panicum maximum or Urochloa spp. The major outcome from our study was the evidence that invasive poaceous species from wheat fields could be an important source of triazole resistant fungal inoculum for the initial phases of the wheat blast epidemics

Resistência cruzada aos fungicidas IQo azoxistrobina e piraclostrobina no patógeno da brusone do trigo Pyricularia oryzae no Brasil

ResumoAs estrobilurinas estão entre os fungicidas mais comumente utilizados no controle das doenças do trigo, isoladamente ou em misturas com fungicidas inibidores da enzima succinato desidrogenase (IDHS). As estrobilurinas são conhecidas como fungicidas inibidores da quinona oxidase ou fungicidas IQo. Por ter como alvo um único sítio de ação nas células fúngicas, o gene mitocondrial cyt b, o emprego contínuo das estrobilurinas pode representar alto risco de emergência de resistência a estes fungicidas em populações de fitopatógenos. O presente trabalho teve como objetivo testar a hipótese de que a resistência a azoxistrobina no fungo Pyricularia oryzae dotrigo resultou em resistência cruzada a piraclostrobina, outro fungicida IQo. Para testar esta hipótese, foi comparado o nível de resistência à piraclostrobina apresentado por dois grupos de isolados do fungo P. oryzae do trigo: a) sensíveis à azoxistrobina e portadores do gene cyt b não mutante (haplotipo H9) e b) resistentes à azoxistrobina e portadores da mutação G143A no gene cyt b(haplotipo H1). Fungicidas pertencentes a um mesmo grupo químico apresentam resistência cruzada. Todos os isolados de P. oryzaedo trigo sensíveis à azoxistrobina foram também sensíveis à piraclostrobina. Os isolados resistentes a azoxistrobina foram, também, resistentes à piraclostrobina, indicando que há resistência cruzada para os dois fungicidas. Entre os isolados resistentes, distinguiram-se dois grupos fenotípicos: (A) altamente resistentes e (B) resistentes. Isolados de P. oryzaecom a presença da mutação G143A no gene cyt b foram 42 vezes mais resistentes à piraclostrobina. Esses altos níveis de resistência à fungicidas IQo podem ser o resultado de elevada pressão de seleção exercida pelos anos consecutivos de aplicações de estrobilurinas para o manejo de doenças do trigo no Brasil