Formation of canker lesions on stems and black scurf on tubers in experimentally inoculated potato plants by isolates of AG2-1, AG3 and AG5 of Rhizoctonia solani: a pilot study and literature review

Development of black scurf on potato tubers (cv. Nicola) was compared in plants inoculated with isolates of Rhizoctonia solani of three anastomosis groups (AG2-1, AG3 and AG5) which occur in potato crops in Finland. All isolates induced stem canker lesions but only isolates of AG3 formed efficiently black scurf on progeny tubers. Among the AG2-1 and AG5 isolates tested, only one AG2-1 isolate formed a few sclerotia on 13.5 % of the progeny tubers in one experiment. The data indicate that isolates of AG3 differ from those of AG2-1 and AG5 in having a higher ability to form sclerotia on tubers. Therefore, while AG2-1 and AG5 isolates have a broader host range, AG3 is more efficient in producing black scurf, which provides this anastomosis group with more efficient means of dissemination on seed potatoes. These differences probably explain the predominance of AG3 (98.9 % of isolates) in potato crops in Finland and other northern potato production areas

Seittisienen tartunta aktivoi systeemisen puolustusvasteen perunan iduissa

Perunaseitti on yksi tärkeimmistä taudeista, joka vähentää perunan satoa ja sadon laatua. Seittisieni(Rhizoctonia solani) säilyy siemenperunan pinnalla seittirupena ja maassa rihmastopahkoina, joistatartunta saa alkunsa. Taudin ensimmäinen vaihe ilmenee perunan idunkärkien kuolemisena, itujenhaaroittumisena ja taimettumisen myöhästymisenä. Taimettuneiden varsien maanalaisiin osiin jää taudinnäkyväksi merkiksi versolaikkuja. Miksi osa iduista pystyy kuitenkin tartunnasta huolimatta taimettumaan,on epäselvää. Tämän ilmiön tarkempi ymmärtäminen voisi edesauttaa perunaseitin haittavaikutustenlievittämistä kasvukauden alussa.Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, aiheuttaako seittisienen tartunta puolustusreaktioitaperunan iduissa. Mukulat idätettiin pimeässä olosuhteiltaan kontrolloidussa kasvatuskaapissa, jossalämpötila vastasi taimettumisen kannalta suotuisia peltooloja.Olosuhteet suosivat myös seittisienenaiheuttaman versolaikun syntymistä. Koejärjestelyssä perunan idun alaosa tartutettiin seittisienellä. Idunyläosa eristettiin alaosasta muovikauluksella, jonka tarkoitus oli estää sienirihman kasvaminen erittäininfektioalttiiseen idun kärkeen. Perunan geenien ilmentymistä idun kärkiosassa tutkittiinmikrosiruanalyysillä 48 ja 120 tuntia alaosan tartutuksen jälkeen. Analyysissä voitiin havainnoidasamanaikaisesti n. 10,000 geenin ilmentymistä (noin kolmannes perunan kaikista geeneistä).Tulokset osoittivat, että suuri määrä kasvien taudinkestävyyteen liittyviä geenejä aktivoitui itujenkärjissä, kun idun tyviosa tartutettiin seittisienellä. Nämä systeemiset puolustusvasteet olivat selvästisienen aiheuttamia, sillä iduissa, joita ei tartutettu, samanlaista puolustuksen aktivoitumista ei tapahtunut.Rinnakkaisissa kokeissa tartutettiin idun kärkeä seittisienellä sen jälkeen, kun tyviosa oli tartutettu. Näissäiduissa kärjen havaittiin olevan huomattavasti kestävämpi seittitartunnalle kuin iduissa, joiden tyviosaa eiollut ensin tartutettu seittisienellä. Kokeiden tulokset osoittivat, että perunan luontaiset puolustusreaktiotkäynnistyvät seittisieni-infektionaikana, mikä selittänee, miksi osa iduista selviytyy seittitartunnasta japystyy taimettumaan. Näiden reaktioiden hyödynnettävyyttä seitintorjunnassa ei ole aiemmin tutkittu

Tissue-specific study across the stem reveals the chemistry and transcriptome dynamics of birch bark.

Tree bark is a highly specialized array of tissues that plays important roles in plant protection and development. Bark tissues develop from two lateral meristems; the phellogen (cork cambium) produces the outermost stem-environment barrier called the periderm, while the vascular cambium contributes with phloem tissues. Although bark is diverse in terms of tissues, functions and species, it remains understudied at higher resolution. We dissected the stem of silver birch (Betula pendula) into eight major tissue types, and characterized these by a combined transcriptomics and metabolomics approach. We further analyzed the varying bark types within the Betulaceae family. The two meristems had a distinct contribution to the stem transcriptomic landscape. Furthermore, inter- and intraspecies analyses illustrated the unique molecular profile of the phellem. We identified multiple tissue-specific metabolic pathways, such as the mevalonate/betulin biosynthesis pathway, that displayed differential evolution within the Betulaceae. A detailed analysis of suberin and betulin biosynthesis pathways identified a set of underlying regulators and highlighted the important role of local, small-scale gene duplication events in the evolution of metabolic pathways. This work reveals the transcriptome and metabolic diversity among bark tissues and provides insights to its development and evolution, as well as its biotechnological applications.peerReviewe

Kalsiumlannoitus sekä perunantyvi- ja märkämätä

Kalsiumin avulla on kyetty parantamaan perunan mukulan vastustuskykyä Erwinia-bakteereiden aiheuttamaa mätänemistä vastaan. Tässä selvityksessä on tarkasteltu kalsiumsulfaatin (CaSO4) vaikutusta perunan Erwinia-saastuntaan MTT:n Pohjois-Pohjanmaan tutkimusaseman kenttäkokeisiin perustuen. Aineisto koostuu yhdestätoista vuosina 1998-2000 suoritetusta perunan kalsiumlannoituskokeesta sekä kahdeksalla lajikkeella toteutetuista jälkivaikutuskokeista vuosilta 1999-2001. Eri lajikkeilla ja eri koepaikoilla järjestetyissä lannoituskokeissa keskimääräisellä 140 kilon kalsiumlisällä hehtaarille saatiin mukulan kalsiumpitoisuus nousemaan keskimäärin 23 % (p<0,001). Bakteerimätäisen sadon osuus pieneni samalla 0,8 %-yksiköllä siten, että sekä bakteerimätäisyyden esiintymistiheys että esiintymisen voimakkuus osuutena kokonaissadosta pienenivät. Vähennys ei kuitenkaan ollut tilastollisesti merkitsevä (p=0,12). Jälkivaikutuskokeissa ei merkittävää eroa ollut bakteerimätäisyyden suhteen, vaikka kalsiumlannoitetuissa koejäsenissä mukuloiden kalsiumpitoisuus nousikin lannoittamattomia korkeammaksi.vo

Formation of canker lesions on stems and black scurf on tubers in experimentally inoculated potato plants by isolates of AG2-1, AG3 and AG5 of Rhizoctonia solani: a pilot study and literature review

Perunaseittiä, versolaikkua ja seittirupea aiheuttava Rhizoctonia solani-sieni (seittisieni) on haitallisimpia perunan taudinaiheuttajia. Sen merkitys mukuloiden epämuotoisuuden ja lukuisten erilaisten pintavikojen aiheuttajana, kasvin mukuloiden kokojakauman hajonnan lisääjänä sekä kauppakuntoisen sadon vähentäjänä jäänyt vähälle huomiolle. Näitä kysymyksiä sekä perunaseitin torjuntaa on tutkittu tarkemmin Suomessa vasta äskettäin. Tulosten perusteella laadittiin seitintorjuntaohjeet koko perunasektorin yhteisenä ponnistuksena. Myös seittisienen geneettistä monimuotoisuutta tutkittiin ensimmäistä kertaa Suomessa. Tulokset paljastivat, että 98.9 % seittisienen isolaateista kuului geneettisesti määriteltyyn anastomoosiryhmään AG3, joka on perunaan erikoistunut. Tämän tutkimuksen päätarkoituksena oli verrata perunasta eristettyjen AG3-ryhmän isolaattien ja peru- Control. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands. p. 207-215. Spencer, D. & Fox, R.A. 1979. The development of Rhizoctonia solani Kühn on the underground parts of the potato plant. Potato Research 22: 29-39. Truter, M. & Wehner, F.C. 2004. Anastomosis grouping of Rhizoctonia solani associated with black scurf and stem canker of potato in South Africa. Plant Disease 88: 83. Tsror (Lahkim), L. & Peretz-Alon, I. 2005. The influence of the inoculum source of Rhizoctonia solani on development of black scurf on potato. Journal of Phytopathology 153: 240-244. Valkonen, J.P.T., Heiroth, W. van, & Savela, M.-L. 1993. Fungi and Gram-negative bacteria as soilborne minor pathogens of the legume goat s rue (Galega orientalis Lam.). Annals of Applied Biology 123: 257-269. van Emden, J.H. 1965. Rhizoctonia solani; results of recent experiments. European Potato Journal 8: 188-189. van Emden, J.H., Labruyère, R.E. & Tichelaar, G.M. 1966. On the control of Rhizoctonia solani in seed potato cultivation in the Netherlands. Verslagen van Landbouwkundige Onderzoekingen no. 685. Centrum voor landbouwpublikaties en landbouwdocumentatie Wageningen. PUDOC, Wageningen, The Netherlands. 41 p. Weinhold, A.R., Bowman, T. & Hall, D.H. 1982. Rhizoctonia disease of potato: Effect on yield and control by seed tuber treatment. Plant Disease 66: 815-818. Wilson, P.S., Ahvenniemi, P.M., Lehtonen, M.J., German- Kinnari, M. & Valkonen, J.P.T. 2008a. Dynamics of soilborne Rhizoctonia solani in the presence of Trichoderma harzianum: effects on stem canker, black scurf and progeny tubers of potato. Plant Pathology 57: 152-161. Wilson, P.S., Ahvenniemi, P.M., Lehtonen, M.J., Kukkonen, M., Rita, H. & Valkonen, J.P.T. 2008b. Biological and chemical control and their combined use to control different stages of Rhizoctonia disease complex on potato through the growing season. Annals of Applied Biology 153: 307-320. Woodhall, J.W., Lees, A.K., Edwards, S.G. & Jenkinson, P. 2007. Characterization of Rhizoctonia solani from potatoes in Great Britain. Plant Pathology 56: 286-295. Yulianti, T., Sivasithamparam, K. & Turner, D.W. 2006. Response of different forms of propagules of Rhizoctonia solani AG2-1 (ZG5) exposed to the volatiles produced in soil amended with green manures. Annals of Applied Biology 148: 105-111. SELOSTUS Erot kolmen Suomessa perunalla esiintyvän Rhizoctonia solani-sienen anastomoosiryhmän kyvyssä muodostaa seittirupea Mari Lehtonen, Paula Wilson, Paavo Ahvenniemi ja Jari Valkonen Helsingin yliopisto nalla harvinaisina esiintyvien AG2-1 ja AG5 -ryhmien isolaattien kykyä muodostaa seittirupea mukuloiden pinnalla. Tulokset osoittivat, että AG3-ryhmän isolaatit ovat ylivertaisen tehokkaita seittiruven muodostajia. Seittirupi eli seittisienen rihmastopahkat mukulan pinnalla säilyttävät sienen kasvukaudesta toiseen ja tarjoavat tehokkaan tavan seittisienen leviämiselle siemenperunoiden mukana. AG2-1 ja AG5 -ryhmien isolaateilla on laajempi isäntäkasvilajisto kuin AG3-ryhmän isolaateilla, mutta AG3:n tehokas seittiruven muodostus perunalla lienee yksi tärkeimmistä syistä AG3:n yleisyydelle perunalla niin Suomessa kuin muillakin perunantuotantoalueilla. Seittiruvettoman siemenperunan käyttö, tai vähäisesti seittirupisen siemenperunan peittaus, ovatkin tärkeitä seitintorjunnassa. Lisäksi perunan viljely korkeintaan kolmen vuoden välein samalla lohkolla estää maalevintäisen seitin (rihmastopahkojen) aiheuttamat satotappiot.Development of black scurf on potato tubers (cv. Nicola) was compared in plants inoculated with isolates of Rhizoctonia solani of three anastomosis groups (AG2-1, AG3 and AG5) which occur in potato crops in Finland. All isolates induced stem canker lesions but only isolates of AG3 formed efficiently black scurf on progeny tubers. Among the AG2-1 and AG5 isolates tested, only one AG2-1 isolate formed a few sclerotia on 13.5 % of the progeny tubers in one experiment. The data indicate that isolates of AG3 differ from those of AG2-1 and AG5 in having a higher ability to form sclerotia on tubers. Therefore, while AG2-1 and AG5 isolates have a broader host range, AG3 is more efficient in producing black scurf, which provides this anastomosis group with more efficient means of dissemination on seed potatoes. These differences probably explain the predominance of AG3 (98.9 % of isolates) in potato crops in Finland and other northern potato production areas.vokErot kolmen Suomessa perunalla esiintyvän Rhizoctonia solani-sienen anastomoosiryhmän kyvyssä muodostaa seittirupe

Patovyöhyke perunaseitin (Rhizoctonia solani) biologisen torjunnan tutkimuksessa

Perunaseittiä aiheuttava maalevintäinen Rhizoctonia solani Kühn –sieni on moni-isäntäinen kasvipatogeeni, joka infektoi perunaa (Solanum tuberosum L.) joko siemenperunasta (seittirupi) tai maasta tulleen tartukkeen kautta. Perunaseitti heikentää satoa ja sen laatua, laskee tärkkelyspitoisuutta ja muuttaa mukulasadon kokojakaumaa. Epämuotoisten, halkeilleiden ja vihertyneiden mukuloiden osuus kasvaa. Tauti on levinnyt laajalle koko perunanviljelyalueella. Peittaus kemiallisilla torjunta-aineilla hoitaa siemenperunasta lähtöisin olevan seittitartunnan (seittirupi), mutta maalevintäiseen tartukkeeseen ei ole olemassa tehokasta torjuntaa. Suomessa maan käsitteleminen torjunta-aineilla ei ole sallittua. Maassa olevan seittitartukkeen torjunta edellyttääkin vaihtoehtoisten torjuntamuotojen, kuten esimerkiksi biologisen torjunnan kehittämistä. Tutkimuksessa selvitettiin R. solanille antagonistisen Trichoderma harzianum –sienen vaikutus perunaseitin kehitykseen käyttämällä apuna maalevintäisille taudinaiheuttajille kehitettyä patovyöhykekäsitettä. Patovyöhyke on kasvin maanalaisia osia ympäröivä tilavuus, jossa sijaitessaan taudinaiheuttajan on mahdollista tartuttaa isäntäkasvi. Mitä lähempänä isäntäkasvia tartuke sijaitsee patovyöhykkeessä, sitä todennäköisempää on tartunta. Tartukkeen etäisyyden kasvaessa isäntäkasvista tartunnan todennäköisyys ja oireiden ankaruus pienenee jyrkästi. Toisaalta patovyöhykkeen koko kasvaa ajan myötä taudinaiheuttajan biomassan kasvaessa. Erilaiset torjuntamenetelmät vaikuttavat patovyöhykkeen muodostumiseen ja sen kokoon. Patovyöhyke voidaan kuvata matemaattisella mallilla, jolloin eri torjuntamenetelmien vaikutus voidaan tiivistää numeeriseen muotoon. Tämä helpottaa esimerkiksi erilaisten torjuntamenetelmien keskinäistä vertailua. Yhdistämällä kokeellinen tutkimus kasvihuoneolosuhteissa ja patovyöhykedynamiikan matemaattinen mallintaminen, todettiin T. harzianumin vähentävän merkitsevästi versolaikun ankaruutta kokeen alkuvaiheessa. Myöhempinä mittauskertoina antagonistilla ei ollut vaikutusta versolaikun ankaruuteen. Tämä voi olla seurausta T. harzianumin siirtymisestä lisääntymisrakenteiden, kuromaitiöiden, tuottoon. Toisaalta käytettiin tartukepotentiaaliltaan erittäin korkeata seittitartuketta tartunnan varmistamiseksi ja siten ylitettiin luonnossa esiintyvät tartukemäärät. Koetulosten perusteella muodostetun patovyöhykettä kuvaavan mallin avulla voitiin päätellä, että T. harzianum pienensi patovyöhykkeen lopullista kokoa 48 %. Biotorjuntavalmisteen käyttö vähensi merkittävästi tytärmukuloiden seittirupisuutta, vihertyneisyyttä ja epämuodostuneisuutta. Myös tytärmukuloiden kokojakauma oli tasaisempi, kun antagonisti oli läsnä. Nämä tulokset viittaavat siihen, että vaikka T. harzianumin antagonistinen vaikutus versolaikkuun heikentyi ajan myötä, maavarsien vahingoittuminen oli vähäisempää antagonistin läsnä ollessa. Vaikutus muodostuvan mukulasadon määrään ja laatuun voi siis olla merkittävä. Jatkotutkimukset pelto-olosuhteissa ovat tarpeen biologisen torjunnan kehittämiseksi toimivaksi ja vakaaksi taudinhallintakeinoksi

Potential of non-pathogenic Streptomyces spp. for control of potato common scab

vo

Lignin nanoparticles as co-stabilizers and modifiers of nanocellulose-based Pickering emulsions and foams

Nanocellulose is very hydrophilic, preventing interactions with the oil phase in Pickering emulsions. This limitation is herein addressed by incorporating lignin nanoparticles (LNPs) as co-stabilizers of nanocellulose-based Pickering emulsions. LNP addition decreases the oil droplet size and slows creaming at pH 5 and 8 and with increasing LNP content. Emulsification at pH 3 and LNP cationization lead to droplet flocculation and rapid creaming. LNP application for emulsification, prior or simultaneously with nanocellulose, favors stability given the improved interactions with the oil phase. The Pickering emulsions can be freeze–dried, enabling the recovery of a solid macroporous foam that can act as adsorbent for pharmaceutical pollutants. Overall, the properties of nanocellulose-based Pickering emulsions and foams can be tailored by LNP addition. This strategy offers a unique, green approach to stabilize biphasic systems using bio-based nanomaterials without tedious and costly modification procedures.</p

Soil GHG dynamics after water level rise – Impacts of selection harvesting in peatland forests

Managed boreal peatlands are widespread and economically important, but they are a large source of greenhouse gases (GHGs). Peatland GHG emissions are related to soil water-table level (WT), which controls the vertical distribution of aerobic and anaerobic processes and, consequently, sinks and sources of GHGs in soils. On forested peatlands, selection harvesting reduces stand evapotranspiration and it has been suggested that the resulting WT rise decreases soil net emissions, while the tree growth is maintained. We monitored soil concentrations of CO2, CH4, N2O and O2 by depth down to 80 cm, and CO2 and CH4 fluxes from soil in two nutrient-rich Norway spruce dominated peatlands in Southern Finland to examine the responses of soil GHG dynamics to WT rise. Selection harvesting raised WT by 14 cm on both sites, on average, mean WTs of the monitoring period being 73 cm for unharvested control and 59 cm for selection harvest. All soil gas concentrations were associated with proximity to WT. Both CH4 and CO2 showed remarkable vertical concentration gradients, with high values in the deepest layer, likely due to slow gas transfer in wet peat. CH4 was efficiently consumed in peat layers near and above WT where it reached sub-atmospheric concentrations, indicating sustained oxidation of CH4 from both atmospheric and deeper soil origins also after harvesting. Based on soil gas concentration data, surface peat (top 25/30 cm layer) contributed most to the soil-atmosphere CO2 fluxes and harvesting slightly increased the CO2 source in deeper soil (below 45/50 cm), which could explain the small CO2 flux differences between treatments. N2O production occurred above WT, and it was unaffected by harvesting. Overall, the WT rise obtained with selection harvesting was not sufficient to reduce soil GHG emissions, but additional hydrological regulation would have been needed.Peer reviewe