Modeling the early phases of epidemics by Phakospora pachyrhizi in Brazilian soybean

Asian soybean rust, caused by the biotrophic basidiomycete Phakospora pachyrhizi, is a foliar disease that often causes considerable damage to soybean crops. The purpose of our work was to create a mechanistic model that can reliably represent epidemics of ASR in commercial soybean fields in Brazil. The most important inputs for the model are weather data (observations and forecast) and the initial observation of disease (or uredospore arrival). Our focus is on the first two or three cycles of infection after immigration into a soybean field. The model includes state variables for latent, infectious and senesced lesions, disease severity, uredospores, and soybean leaf area. Processes modeled include maturation through the latent and infectious periods, germination, sporulation, and processes affecting uredospores in the canopy. The model results were tested against field observations from trials at four locations in Brazil for the 2019/2020 growing season. The predictions generally matched the daily dynamics of disease progress in the field trials. The predictions reproduced the observed severity well with R2 value of 0.84. This high correlation indicates that our model is accurate enough to be used as a tool to predict the dynamics of ASR epidemics during the first few cycles after uredospore invasion into a soybean field. A sensitivity analysis was performed that showed that the model is sensitive to time and duration of the initial spore arrival. This indicates that spore traps or other observations should measure not only the first day of arrival but also subsequent days

Compatibilidade micelial e agressividade de isolados de Sclerotinia sclerotiorum do Brasil e dos Estados Unidos

The objective of this work was to evaluate the genetic diversity among Sclerotinia sclerotiorum isolates from Brazil and the USA, assess their aggressiveness variability, and verify the existence of an isolate-cultivar interaction. Isolate variability was determined by mycelial compatibility grouping (MCG), and isolate aggressiveness by cut‑stem inoculations of soybean cultivars. Two experiments for MCGs and two for aggressiveness were conducted with two sets of isolates. The first set included nine isolates from the same soybean field in Brazil and nine from the Midwest region of the USA. The second set included 16 isolates from several regions of Brazil and one from the USA. In the first set, 18 isolates formed 12 different MCGs. In the second set, 81% of the isolates from Brazil grouped into a single MCG. No common MCGs were observed among isolates from Brazil and the USA. The isolates showed aggressiveness differences in the first set, but not in the second. Although aggressiveness differed in the first set, soybean cultivars and isolates did not interact significantly. Cultivar rank remained the same, regardless of the genetic diversity, aggressiveness difference, and region or country of origin of the isolate. Results from screening of soybean cultivars, performed by the cut‑stem method in the USA, can be used as reference for researchers in Brazil.O objetivo deste trabalho foi avaliar a diversidade genética entre isolados de Sclerotinia sclerotiorum do Brasil e dos EUA, determinar sua variabilidade quanto à agressividade e verificar a existência de interação isolado-cultivar. A variabilidade dos isolados foi determinada por agrupamento de compatibilidade micelial (ACM), e a agressividade dos isolados, por meio de inoculações, com corte da haste, em cultivares de soja. Dois experimentos de ACM e dois de agressividade foram realizados, com dois conjuntos de isolados. O primeiro conjunto incluiu nove isolados, do mesmo campo de soja no Brasil, e nove da região Meio‑Oeste dos EUA. O segundo conjunto incluiu 16 isolados de várias regiões do Brasil e um dos EUA. No primeiro conjunto, 18 isolados formaram 12 ACMs diferentes. No segundo conjunto, 81% dos isolados do Brasil formaram um único ACM. Nenhum ACM comum foi observado entre os isolados do Brasil e dos EUA. Os isolados apresentaram diferenças quanto à agressividade no primeiro conjunto de isolados, mas não no segundo. Embora a agressividade tenha diferido no primeiro conjunto, as cultivares de soja e os isolados não interagiram significativamente. A classificação das cultivares permaneceu a mesma, independentemente da diversidade genética, da diferença quanto à agressividade e da região ou país de origem do isolado. Resultados da seleção de cultivares de soja, realizada pelo método de inoculação de corte da haste nos EUA, podem ser utilizados como referência para pesquisadores no Brasil

Multivariate analysis of resistance components to Asian rust in soybean genotypes

O objetivo deste trabalho foi detalhar os ciclos de infecção da Phakopsora pachyrhizi Syd. & P. Syd. em genótipos de soja, para o estabelecimento de grupos de genótipos mais promissores para o uso como fontes de resistência à ferrugem. Os componentes do ciclo de infecção foram quantifi cados em 48 genótipos. Foram avaliados: tipo de lesão, intensidade de esporulação, severidade, número de lesões e de urédias e produtividade de urediniósporos. Pela análise de agrupamentos, formaram-se quatro grupos: A – desenvolveu a maior quantidade de doença; B – desenvolveu a menor quantidade de doença; C – baixa resistência inicial e D – alta resistência inicial. Os genótipos dos grupos B, C e D apresentaram lesões RB (“redish-brown”) e variaram quanto à resistência inicial, resistência tardia, intensidade de esporulação, estabilidade da resposta qualitativa, produtividade de urediniósporos e número de dias para atingir 50% da severidade máxima. Entreas variáveis analisadas, as que apresentaram importância prática foram as avaliações das respostas qualitativas e as de severidade. Esta última refl ete os efeitos combinados de resistência sobre todos os componentes da infecção e apresentam importância prática na diferenciação de genótipos, quanto à resistência à doença. Osgenótipos dos grupos B, C e D manifestaram resistência qualitativa e quantitativa, em diferentes graus, e promissores para serem utilizados como fontes de genes de resistência à ferrugem-asiática-da-soja.The objective of this study was to detail the infection cycles of Phakopsora pachyrhizi Syd. & P. Syd. in soybean genotypes, in order to establish a group of the most promising genotypes for use as sourcesof resistance to Asian soybean rust. The infection cycle components were quantifi ed in 48 genotypes. The assessments consisted of: type of lesion, intensity of sporulation, severity, number of lesions and uredinias, and productivity of urediniospores. The cluster analysis formed four groups: A – developed the highest amount of disease; B – developed the lowest amount of disease; C – low initial resistance; and D – high initial resistance. All the genotypes of groups B, C and D had RB (redish-brown) lesions and varied for initial resistance, delayedresistance, intensity of sporulation, stability of the qualitative response, productivity of urediniospores, and number of days to reach 50% of the maximum severity. Qualitative responses and disease severity evaluations refl ect the combined effects of resistance on all the infection components and show practical importance in genotypes differentiation, regarding disease resistance. The genotypes of groups B, C and D presented qualitative and quantitative resistance, in different degrees, and they are promising genotypes as sources of resistance to Asian soybean rust

Relationships between measures of reflectance and health leaf area, soybean rust severity and soybean yield/ <br> Relação entre medidas de refletância e área foliar sadia, severidade da ferrugem asiática e produtividade da cultura da soja

The aim of this research was to verify if some measures of reflectance could detect variations in the healthy leaf area which could be used as parameter to estimate damages in the production due to soybean rust, and to determine the influence of the disease on photosinthetic efficiency of plants under field conditions. The experiment was lead in the experimental area of Embrapa, in Londrina, PR. The experimental design was randomly blocks, with eight treatments (different fungicide application times) with four replications. The fungicide used was azoxistrobin + ciproconazole (60+24 g i.a./ha) + mineral oil (0.5%). The reflectance readings were made at eight wave lengths, between 460 and 810 nm, with intervals of 50 nm. It was estimated the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), where NDVI=(810-660)/ (810+660). The yield presented linear increments (P < 0.01) with Healthy Leaf Area Duration (HAD) (r2=37.7%), with Healthy Area Absorption (HAA) (r2=21.6%), with Area Under Disease Progress Curve (AUDPC) (r2=25.4%) and with Integral of Normalized Difference (AURNDVI) (r2=54.8%). Significant difference in Photosynthetic Efficiency (RUE) (P < 0.05) was observed between the control plot and the treatment with three fungicide applications (first at R4), which was the only treatment that differed significantly (P < 0.05) in production from untreated control. The sensitivity of the measures NDVI and RUE presented a potential to detect variations among the treatments. However additional studies are still needed to verify and eliminate some possible interferences, such as the calibration of the radiometer and other parameters before it can be used for taking of decisions.<p><p>O objetivo do trabalho foi verificar se as medidas de refletância detectavam variações na área foliar sadia a fim de serem utilizadas como parâmetros para estimar danos na produção decorrentes da ferrugem asiática, bem como determinar a influência da doença na eficiência fotossintética das plantas em condições de campo. O experimento foi conduzido na área experimental pertencente à Embrapa Soja, no município de Londrina, PR, utilizou-se a cultivar de soja BRS 154. O delineamento experimental utilizado foi de blocos ao acaso, com oito tratamentos (diferentes estádios de início da aplicação do fungicida) com quatro repetições O produto utilizado foi azoxistrobin + ciproconazole (60+24 g i.a./ha) + óleo mineral (0,5%). As leituras de refletância foram feitas em oito comprimentos de onda, de 460 a 810 nm, em intervalos de 50 nm. Calculou-se o Índice Vegetativo de Diferença Normalizada (NDVI), onde NDVI=(810-660)/(810+660). A produção apresentou incremento linear (p < 0,01) com a Duração da Área Foliar Sadia (HAD) (r2=37,7%), com a Absorção da Radiação Solar pela Área Foliar Sadia (HAA) (r2=21,6%), com a Área Abaixo da Curva de Progresso da Doença (AUDPC) (r2=25,4%) e com a Integral da Diferença Normalizada (AURNDVI) (r2=54,8%). Verificou-se diferença significativa (p < 0,05) na Eficiência Fotossintética (RUE) entre a testemunha e o tratamento que recebeu três aplicações de fungicida (primeira em R4), sendo esse também o único tratamento que diferiu significativamente (p < 0,05) da testemunha em produtividade. Apesar dos baixos valores para os coeficientes de determinação, a sensibilidade das medidas de NDVI e RUE apresentaram potencial para captar variações entre os tratamentos. Sugerem-se novos estudos para verificar e eliminar possíveis interferências decorrentes da calibração do radiômetro e dos demais parâmetros antes dessas medidas poderem ser utilizadas no processo de tomada de decisão para controle da ferrugem asiática

Análise multivariada dos componentes da resistência à ferrugem-asiática em genótipos de soja Multivariate analysis of resistance components to Asian rust in soybean genotypes

O objetivo deste trabalho foi detalhar os ciclos de infecção da Phakopsora pachyrhizi Syd. & P. Syd. em genótipos de soja, para o estabelecimento de grupos de genótipos mais promissores para o uso como fontes de resistência à ferrugem. Os componentes do ciclo de infecção foram quantificados em 48 genótipos. Foram avaliados: tipo de lesão, intensidade de esporulação, severidade, número de lesões e de urédias e produtividade de urediniósporos. Pela análise de agrupamentos, formaram-se quatro grupos: A - desenvolveu a maior quantidade de doença; B - desenvolveu a menor quantidade de doença; C - baixa resistência inicial e D - alta resistência inicial. Os genótipos dos grupos B, C e D apresentaram lesões RB ("redish-brown") e variaram quanto à resistência inicial, resistência tardia, intensidade de esporulação, estabilidade da resposta qualitativa, produtividade de urediniósporos e número de dias para atingir 50% da severidade máxima. Entre as variáveis analisadas, as que apresentaram importância prática foram as avaliações das respostas qualitativas e as de severidade. Esta última reflete os efeitos combinados de resistência sobre todos os componentes da infecção e apresentam importância prática na diferenciação de genótipos, quanto à resistência à doença. Os genótipos dos grupos B, C e D manifestaram resistência qualitativa e quantitativa, em diferentes graus, e promissores para serem utilizados como fontes de genes de resistência à ferrugem-asiática-da-soja.The objective of this study was to detail the infection cycles of Phakopsora pachyrhizi Syd. & P. Syd. in soybean genotypes, in order to establish a group of the most promising genotypes for use as sources of resistance to Asian soybean rust. The infection cycle components were quantified in 48 genotypes. The assessments consisted of: type of lesion, intensity of sporulation, severity, number of lesions and uredinias, and productivity of urediniospores. The cluster analysis formed four groups: A - developed the highest amount of disease; B - developed the lowest amount of disease; C - low initial resistance; and D - high initial resistance. All the genotypes of groups B, C and D had RB (redish-brown) lesions and varied for initial resistance, delayed resistance, intensity of sporulation, stability of the qualitative response, productivity of urediniospores, and number of days to reach 50% of the maximum severity. Qualitative responses and disease severity evaluations reflect the combined effects of resistance on all the infection components and show practical importance in genotypes differentiation, regarding disease resistance. The genotypes of groups B, C and D presented qualitative and quantitative resistance, in different degrees, and they are promising genotypes as sources of resistance to Asian soybean rust

Mycelial growth, pathogenicity, aggressiveness and apothecial development of Sclerotinia sclerotiorum isolates from Brazil and the United States in contrasting temperature regimes

<div><p>ABSTRACT Fungi can adapt to environmental conditions and produce different physiological responses. The aim of this study was to verify the existence of Sclerotinia sclerotiorum temperature ecotypes in isolates from Brazil and the USA. Ten S. sclerotiorum isolates from tropical and subtropical regions of Brazil and six isolates from the USA were used to measure mycelial growth, pathogenicity and aggressiveness on bean, canola and soybean, as well as apothecial formation at contrasting temperatures. For mycelial growth, regardless of the origin, all isolates grew faster at 20°C, compared to 27°C. For pathogenicity and aggressiveness, disease severity was greater at 20°C than at 30°C considering all isolates. As regards apothecial production, only Brazilian isolates were capable of producing apothecia with no preconditioning. After preconditioning at 4°C during 40 days, isolates from Brazil and the USA produced apothecia. None of the 16 isolates was capable of producing apothecia at 30oC after 40 days. Results indicated no adaptation of S. sclerotiorum isolates from Brazil to grow or colonize leaflets at higher temperatures, compared to isolates from the USA. Only sclerotia from S. sclerotiorum isolates from Brazil were capable of germinating carpogenically without preconditioning.</p></div