Benefits of Arbuscular Mycorrhizal Fungi Application to Crop Production under Water Scarcity

Water deficit is one of the most severe abiotic stresses threatening crop growth and production on the globe. Water stress causes a series of morphological, biochemical, physiological, and molecular alterations that negatively influence plant productivity. However, in nature, plants are often associated with microbes that can modulate plant responses to water scarcity. Among beneficial microbes, arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are one of the most widespread symbiotic fungi colonizing the majority of agricultural plants. Besides an enhancement in plant nutrition, AMF have been reported to improve plant performance under water restrictions. In this chapter, we emphasize the benefits of AMF inoculation to crop production under water deficit based on related laboratory and field experiments. Variable outcomes and challenges of AMF application are also discussed for practical use in crop production under water scarcity

Fejlődési stádiumtól függően expresszálódó gének izolálása és jellemzése mikotoxin termelő Gibberella fujikuroi törzsekben = Isolation and characterisation of developmentally regulated genes from mycotoxin producing Gibberella fujikuroi isolates

Munkánk elsődleges célja fejlődésspecifikus gének izolálása és jellemzése volt F. proliferatum törzsben. A cDNS-AFLP módszert alkalmaztuk és a kapott 310 differenciáló fragmentumból hét mutatott szignifikánsan eltérő expressziót a fiatal és az idős tenyészet között. Génbanki adatok alapján megállapítottuk, hogy az egyik klón neutrális aminosav transzportert kódoló fehérjékkel mutatnak nagy hasonlóságot. A Fpmtr-nek nevezett gén teljes kópiáját izoláltuk, mely egy kópiában van jelen és 462 aminósavat kódol. A gén funkciójának megismeréséhez ∆Fpmtr mutánsokat hoztunk létre irányított génrontással. A transzformánsok hím-fertilitása nem változott, női fertilitásuk azonban jelentősen gyengült. A vad típusú, ITEM 2287 törzs vegetatíve ön-inkompatibilis, azaz komplementer, nitrátot nem hasznosító mutánsai (nit1, nitM és nit3) nem hoznak létre életképes heterokarióta sejteket. A ∆Fpmtr nit-mutánsai azonban képesek voltak komplementálni a vad típusú törzs megfelelő auxotróf mutánsait, azaz ennek az érdekes és szokatlan aminosav transzporter génnek az inaktiválásával sikerült megszüntetni a vegetatív ön-inkompatibilitást. Mindezek arra utalnak, hogy a F. proliferatum Fpmtr génje mind a szexuális, mind a paraszexuális folyamatokban kitüntetett szerepet játszik, és az FpMtr géntermék nem tipikus aminosav transzporter, hanem inkább szenzor/receptor funkciót ellátó fehérje. | To identify growth stage specific genes in F. proliferatum a comparative analysis of gene expression was performed by cDNA-AFLP. Altogether 310 fragments showed strikingly different intensities depending on growth stage. One of these fragments, which was strongly expressed in the early stage of conidial germination and repressed in the late stationary phase, gave significant sequence homology to a neutral aromatic and aliphatic amino acid transporter gene. We isolated the Fpmtr from the genomic library of F. proliferatum. Fpmtr is a single copy gene and encodes a polypeptide containing 462 amino acids. To find the specific function of Fpmtr, a transformation vector was constructed by using the hygromicin B phosphotransferase gene (hph). Male fertility of the ΔFpmtr mutants was not affected, however their female fertility became strongly retarded. Strain ITEM 2287 is a vegetatively self-incompatible strain, i.e. complementary nitrate non-utilizing mutants (nit1, nitM and nit3) of this fungus are unable to form viable heterokaryons. Our data suggest that Fpmtr is involved in multiple developmental processes related to both sexual and parasexual recombination events in F. proliferatum and FpMtr functions as a sensor/receptor protein rather than a typical amino acid transporter

Mycorrhiza-induced alleviation of plant disease caused by Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis and role of ethylene in mycorrhiza-induced resistance in tomato

The protective role of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) against the phytopathogen Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis (Cmm) was examined in tomato plants. Seven different AMF isolates were used to determine which ones were able to induce effectively resistance against Cmm. Stems of seven-week tomato plants were infected with Cmm, then a disease severity index (DSI) was determined during the next three weeks. In addition to different responses to mycorrhizal inoculation, three levels of responses to the bacterial disease were recognized in treatments. Plants inoculated with Rhizophagus irregularis (Ri) showed both the highest colonization and the highest induced resistance to Cmm while the effect of Funneliformis mosseae, Gigaspora margarita and Claroideoglomus claroideum on mycorrhizal colonization and on the induced resistance were intermediate and high, respectively. Subsequently, Ri was chosen to inoculate ethylene-insensitive tomato mutant line Never ripe (Nr) and its background (Pearson) to investigate the possible role of ethylene (ET) in the mycorrhiza-induced resistance (MIR). The results showed that Ri could induce systemic resistance against Cmm in the Pearson background, whereas ET-insensitivity in Nr plants impaired MIR. These results suggest that ET is required for Ri-induced resistance against Cmm. To our knowledge, this is the first study to examine the effect of different AMF isolates on the response of tomato plants to Cmm and involvement of ET in MIR against Cmm

Környezetkímélő mezőgazdasági eljárások biotechnológiai alapjai = Biotechnological approaches supporting environmentally friendly agricultural technologies

A kalászfuzáriózis kórokozóinak PCR-dianosztikán alapuló azonosítása és a meteorológiai adatgyűjtésen alapuló elemzés igazolta, hogy a klasszikus Fusarium járványmodell magyarországi viszonyok között nem érvényesül. Nálunk másodlagos gombafertőzés okozza a betegséget, és ez vezethet mikotoxin szennyeződéshez. A komposztlakó Trichoderma nemzetség tagjait összetett lignocellulózbontó enzimrendszer jellemzi; a szinergista kölcsönhatásban együttműködő enzimek biztosítják a mezőgazdasági hulladékok különösen hatékony reciklizációját. Homológia modellezéssel három CMV-izolátum (Trk7,R,M) köpenyfehérje -szerkezetét készítettük el, majd ezeknek a modelleknek a felhasználásával értelmeztük azt, hogy a köpenyfehérje egy-egy aminosavának változása miért okozhat jelentős változásokat a tünetek fenotípusában, illetve a gazdanövénykörben. A CP-térszerkezet és a tünetek összefüggéseit vizsgálva elmondhatjuk, hogy a 129-es aminosavval kezdődő βE-αEF hurok mozgékonyságának döntő szerepe van a tünetek kialakításában, bár önmagában ez a jellemző nem meghatározó. Továbbá minden vizsgált mutáció esetén a jósolt foszforilációs hely változása következik be, így valószínűsíthető hogy a köpenyfehérje foszforilációjának döntő szerepe van a gazdanövény válaszreakciójában. A hibrid potyvírusok köpenyfehérjéinek kicserélése rámutatott azok szerepének a vírus által indukált betegségtünet fenotípusának kialakulásában. | PCR-based diagnostic detection of Fusarium ear blight (FEB) pathogens and analysis of weather factors indicated that the classical model of FEB infection is absent under Hungarian conditions. A secondary fungal infection is responsible for this disease and mycotoxin contamination in wither wheat. The lignocellulose degrading enzymes of Thermobifida, a group of compost inhabiting actinomycetes form a highly complex synergistically interacting system allowing the most efficient recycling of agricultural wastes. Models of cucumovirus CPs were built by the MODELLER program. Model refinements were carried out using the Kollman molecular mechanical force field. Models were analyzed by the PROCHECK programs. Electrostatic potential calculations were applied to all models and a functional site searching was performed with the contribution of the PROSITE software. We found that high flexibility of the βE-αEF loop starting with the residue 129 is required, but it is not sufficient for the symptom appearance. Furthermore, phosphorylation of the CP is prospective to be important in the host response mechanism. All analyzed mutations were related to the modifications of the predicted phosphorylation sites. Study with hybrid potyviruses clearly proved the role of CP in disease symptom phenotype