Monitorowanie populacji grzyba Ustilago maydis, sprawcy głowni guzowatej kukurydzy na terenie Polski w latach 2016 – 2019
Abstrakt
Duża powierzchnia uprawy kukurydzy oraz uproszczenie agrotechniki spowodowały nasilenie występowania wybranych patogenów w tym grzyba Ustilago maydis, który jest sprawcą głowni guzowatej. Monitorując jego populację w latach 2016 – 2019 w 9 lokalizacjach, reprezentujących różne rejony agroklimatyczne Polski wykazano istotne różnice pomiędzy latami, lokalizacjami i odmianami dla frekwencji roślin z objawami choroby. Przebieg warunków atmosferycznych w sposób istotny wpływał na rozwój głowni guzowatej. W roku 2017, gdy temperatury powietrza były niższe w stosunku do pozostałych lat badań, frekwencja roślin z objawami choroby była bardzo niska. Natomiast w pozostałych latach dla wybranych odmian wynosiła odpowiednio 26,7% w roku 2016, 32,0% w roku 2018 i 20,0% w roku 2019.
W lokalizacjach reprezentujących obszar Polski Centralnej (Lućmierz i Kawęczyn) oraz Zachodniej (Krościna Mała) frekwencja roślin z objawami choroby była najwyższa. W Przecławiu (Polska Południowo-Wschodnia) nasilenie choroby było znikome na przestrzeni wszystkich lat badań. Włączone do badań odmiany różniły się pod względem frekwencji roślin z objawami porażenia Ustilago maydis i proporcje te były powtarzalne w różnych lokalizacjach. Świadczy to, że włączenie do programów hodowlanych genotypów o wysokiej odporności na tego patogena może zapewnić uzyskanie postępu biologicznego dla tej cechy. Monitorowanie stopnia porażenia roślin głownią guzowatą w połączeniu z prognozowaniem warunków meteorologicznych są ważnym elementem w planowaniu integrowanej ochrony kukurydzy.
Słowa kluczowe
kukurydza; głownia guzowata; Ustilago maydis
Bibliografia
Abbas H.K., Zablotowicz R.M., Shier W.T., Johnson B.J., Phillips N., Weaver M., Abel C., Burns H.A. (2015). Aflatoxin and fumonisin in corn (Zea mays) infected by common smut Ustilago maydis. Plant Disease 99 (9): 1236−1240. DOI: https://doi.org/10.1094/PDIS--03‒14‒0234-RE.
Banuett, F. i Herskowitz, I. (1996). Discrete developmental stages during teliospore formation in the corn smut fungus, Ustilago maydis. Development (Cambridge, England), 122 (10), 2965–76. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8898211.
Basse, C. W. (2005). Dissecting defense-related and developmental transcriptional responses of maize during Ustilago maydis infection and subsequent tumor formation. Plant Physiology, 138 (3), 1774–1784. doi: 10.1104/pp.105.061200.
Bereś P.K., Gaj R., Grzebisz W., Kaniuczak Z., Mrówczyński M., Paradowski A., Pruszyński G., Pruszyński S., Siudmak J., Sulewska H., Tekiela A., Wachowiak H. (2009). Metodyka integrowanej ochrony kukurydzy. Integrowana Produkcja Urzędowo Kontrolowana (Z. Kaniuczak, S. Pruszyński, red.). Państwowa Inspekcja Ochrony Roślin i Nasiennictwa, Warszawa, 47 ss.
Brefort T., Doehlemann G., Mendoza-Mendoza A., Reissmann S., Djamei A., Kahmann R. (2009). Ustilago maydis as a pathogen. Annual Review of Phytopathology 47: 423−445. DOI: 10.1146/annurev-phyto-080508-081923.
Callow, J. A. and Ling, I. T. (1973). Histology of neoplasms and chlorotic lesions in maize seedlings following the injection of sporidia of Ustilago maydis (DC) Corda. Physiological Plant Pathology, 3(4), 489–494. doi: 10.1016/0048-4059(73)90059-3.
Czembor, E., Frasiński, S. (2018). Polish maize elite inbred lines as a source of resistance for ear rot (Fusarium spp.) and common smut (Ustilago maydis). Progress in Plant Protection, 58 (1): 22-27, 2018, DOI: 10.14199/ppp-2018-002.
Czembor, E., Matusiak, M., Ochodzki, P. (2013a). Odporność mieszańców kukurydzy na fuzariozę kolb przy infekcji naturalnej i po zakażeniach sztucznych Fusarium graminearum i F. verticillioides w Polsce w latach 2008–2009. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin 270: 55–73.
Czembor, E., Matusiak, M., Warzecha, R. (2013b). Poszukiwanie źródeł odporności kukurydzy na fuzariozę kolb i zgorzel podstawy łodyg metodą rodowodową. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin 269: 123−139.
Czembor, E., Waśkiewicz, A., Piechota, U., Puchta, M, Czembor, J. H., Stępień, Ł. 2019. Differences in ear rot resistance and Fusarium verticillioides-produced fumonisin contamination between Polish currently and historically used maize inbred lines. Frontiers in Microbiology. doi.org/10.3389/fmicb.2019.00449
Doehlemann, G., Wahl, R., Horst, R. J., Voll, L. M., Usadel, B., Poree, F., Stitt, M., Pons-Kühnemann, J., Sonnewald, U., Kahmann, R., & Kämper, J. (2008). Reprogramming a maize plant: transcriptional and metabolic changes induced by the fungal biotroph Ustilago maydis. The Plant Journal. 56(2), 181–195. https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2008.03590.x
Doonan, J. H. i Sablowski, R. (2010) Walls around tumours — why plants do not develop cancer. Nature Reviews Cancer, 10(11), 794–802. doi: 10.1038/nrc2942.
Gao, L., Kelliher, T., Nguyen, L., & Walbot, V. (2013). Ustilago maydis reprograms cell proliferation in maize anthers. The Plant Journal, 75(6), 903–914. https://doi.org/10.1111/tpj.12270
Hemetsberger, C., Herrberger, C., Zechmann, B., Hillmer, M., & Doehlemann, G. (2012). The Ustilago maydis Effector Pep1 Suppresses Plant Immunity by Inhibition of Host Peroxidase Activity. PLoS Pathogens, 8(5), e1002684. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1002684
Horst, R. J., Doehlemann, G., Wahl, R., Hofmann, J., Schmiedl, A., Kahmann, R., Kämper, J., Sonnewald, U., & Voll, L. M. (2010). Ustilago maydis Infection Strongly Alters Organic Nitrogen Allocation in Maize and Stimulates Productivity of Systemic Source Leaves. Plant Physiology, 152(1), 293–308. https://doi.org/10.1104/pp.109.147702
Horst, R. J., Engelsdorf, T., Sonnewald, U., & Voll, L. M. (2008). Infection of maize leaves with Ustilago maydis prevents establishment of C4 photosynthesis. Journal of Plant Physiology, 165(1), 19–28. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2007.05.008
Kämper, J., Kahmann, R., Bölker, M., Ma, L.-J., Brefort, T., Saville, B. J., Banuett, F., Kronstad, J. W., Gold, S. E., Müller, O., Perlin, M. H., Wösten, H. A. B., de Vries, R., Ruiz-Herrera, J., Reynaga-Peña, C. G., Snetselaar, K., McCann, M., Pérez-Martín, J., Feldbrügge, M., … Birren, B. W. (2006). Insights from the genome of the biotrophic fungal plant pathogen Ustilago maydis. Nature, 444 (7115), 97–101. https://doi.org/10.1038/nature05248
Korbas M. (2006). Głownie kukurydzy i inne choroby – szkodliwość i możliwości zwalczania. [Common smuts of maize and other diseases – harmfulness and possibilities of their control]. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 46 (1): 354–357.
Kretschmer, M., Croll, D. and Kronstad, J. W. (2017) Maize susceptibility to Ustilago maydis is influenced by genetic and chemical perturbation of carbohydrate allocation. Molecular Plant Pathology, 18(9), 1222–1237. doi: 10.1111/mpp.12486.
Mahalakshmi V., Bidinger F.R. (2002) Evaluation of stay-green sorghum germplasm lines at ICRISAT. Crop Science 42 (3): 965–974. DOI:10.2135/cropsci2002.9650.
Matei, A. and Doehlemann, G. (2016) Cell biology of corn smut disease — Ustilago maydis as a model for biotrophic interactions. Current Opinion in Microbiology, 34, 60–66. doi: 10.1016/j.mib.2016.07.020.
Matei, A. and Doehlemann, G. (2016) Cell biology of corn smut disease —Ustilago maydis as a model for biotrophic interactions. Current Opinion in Microbiology, 34, 60–66. doi: 10.1016/j.mib.2016.07.020.
Matei, A., Ernst, C., Günl, M., Thiele, B., Altmüller, J., Walbot, V., Usadel, B., & Doehlemann, G. (2018). How to make a tumour: cell type specific dissection of Ustilago maydis- induced tumour development in maize leaves. New Phytologist, 217 (4), 1681–1695. https://doi.org/10.1111/nph.14960
Meissler M., Mouron P., Musa T., Bigler F., Pons X., Vasileiadis V.P., Otto S., Antichi D., Kiss J., Pálink ás Z., Dorner Z., van der Weide R., Groten J., Czembor E., Adamczyk J., Thibord J-B., Melander B., Cordsen Nielsen G., Poulsen R.T., Zimmermann O., Verschwele A., Oldenburg E. (2010). Pests, pesticide use and alternative options in European maize production: current status and future prospects, Journal of Applied Entomology, 34 (5): 357‒375.
Mueller, A. N., Ziemann, S., Treitschke, S., Aßmann, D., & Doehlemann, G. (2013). Compatibility in the Ustilago maydis–Maize Interaction Requires Inhibition of Host Cysteine Proteases by the Fungal Effector Pit2. PLoS Pathogens, 9 (2), e1003177. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1003177
Mueller, O., Kahmann, R., Aguilar, G., Trejo-Aguilar, B., Wu, A., & de Vries, R. P. (2008). The secretome of the maize pathogen Ustilago maydis. Fungal Genetics and Biology, 45 (SUPPL. 1), S63–S70. https://doi.org/10.1016/j.fgb.2008.03.012
Redkar, A., Hoser, R., Schilling, L., Zechmann, B., Krzymowska, M., Walbot, V., & Doehlemann, G. (2015). A Secreted Effector Protein of Ustilago maydis Guides Maize Leaf Cells to Form Tumors. The Plant Cell, 27 (4), 1332–1351. https://doi.org/10.1105/tpc.114.131086
Schilling, L., Matei, A., Redkar, A., Walbot, V., & Doehlemann, G. (2014). Virulence of the maize smut Ustilago maydis is shaped by organ-specific effectors. Molecular Plant Pathology, 15(8), 780–789. https://doi.org/10.1111/mpp.12133
Skibbe, D. S., Doehlemann, G., Fernandes, J., & Walbot, V. (2010). Maize Tumors Caused by Ustilago maydis Require Organ-Specific Genes in Host and Pathogen. Science, 328(5974), 89–92. https://doi.org/10.1126/science.1185775
Specker D. (1993). Common smut on corn. Walking Your Fields & Pioneer Agronomy Department. Ithaca, NY, 7
Szulc P., Bocianowski J., Waśkiewicz A., Beszterda M. (2012). Wpływ stosowania różnych nawozów azotowych na poziom fumonizyn w ziarnie różnych odmian mieszańcowych kukurydzy. [Impact of applying different nitrogen fertilizers on the level of fumonisins in maize hybrids grain]. Progress in Plant Protection 52 (2): 306–309. DOI: http://dx.doi.org/10.14199/ppp-2012-055.
Szulc P., Idziak R., Woźnica Z., Sobiech Ł. (2014). Assessment of susceptibility of „stay-green” type maize cultivars (Zea mays L.) to maize smut [Ustilago maydis (DC.) Corda] and European corn borer (Ostrinia nubilalis Hbn.). Progress in Plant Protection 54 (3): 368–374. DOI: http://dx.doi.org/10.14199/ppp-2014-060.
Tanaka, S., Brefort, T., Neidig, N., Djamei, A., Kahnt, J., Vermerris, W., Koenig, S., Feussner, K., Feussner, I., & Kahmann, R. (2014). A secreted Ustilago maydis effector promotes virulence by targeting anthocyanin biosynthesis in maize. ELife, 2014 (3). https://doi.org/10.7554/eLife.01355.001
Waligóra H., Szulc P., Skrzypczak W. (2008). Podatność odmian kukurydzy cukrowej na głownię guzowatą (Ustilago zeae Beckm.). [Susceptibility of sugar maize varieties to common smut (Ustilago zeae Beckm.)]. Nauka Przyroda Technologie 2 (3): 1–6.
Vollmeister, E. et al. (2012) Fungal development of the plant pathogen Ustilago maydis. FEMS Microbiology Reviews, 36(1), 59–77. doi: 10.1111/j.1574-6976.2011.00296.x.
Vasileiadis V.P., Otto S., Sattin M., Palinkás Z., Veres A., Bán R. Kiss J., Pons X., Kudsk P., Weide R., Czembor E., Moonen C., Kiss J. (2011). Crop protection in European maize-based cropping systems: Current practices and recommendations for innovative Integrated Pest Management. Agricultural Systems 104: 533-540.
Zijlstra C., Lund I., Justesen A., Nicolaisen M., Bianciotto V., Posta K., Balestrini R., Przetakiewicz A., Czembor E., van de Zande J. (2011). Combining novel monitoring tools and precision application technologies for integrated high-tech crop protection in the future (a discussion document). Pest Manag. Sci. 67: 616‒625.
Zakład Traw, Roślin Motylkowatych i Energetycznych Pracownia Traw Pastewnych i Roślin Motylkowatych, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin — Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, 05-870 Błonie Polska
https://orcid.org/0000-0002-3021-3053
Zakład Traw, Roślin Motylkowatych i Energetycznych Pracownia Traw Pastewnych i Roślin Motylkowatych, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin — Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, 05-870 Błonie Polska
https://orcid.org/0000-0003-3173-734X
Copyright (c) 2020 Elżbieta Czembor
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Z chwilą przekazania artykułu, Autorzy udzielają Wydawcy niewyłącznej i nieodpłatnej licencji na korzystanie z artykułu przez czas nieokreślony na terytorium całego świata na następujących polach eksploatacji:
- Wytwarzanie i zwielokrotnianie określoną techniką egzemplarzy artykułu, w tym techniką drukarską oraz techniką cyfrową.
- Wprowadzanie do obrotu, użyczenie lub najem oryginału albo egzemplarzy artykułu.
- Publiczne wykonanie, wystawienie, wyświetlenie, odtworzenie oraz nadawanie i reemitowanie, a także publiczne udostępnianie artykułu w taki sposób, aby każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i w czasie przez siebie wybranym.
- Włączenie artykułu w skład utworu zbiorowego.
- Wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej na platformy elektroniczne lub inne wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej do Internetu, lub innej sieci.
- Rozpowszechnianie artykułu w postaci elektronicznej w internecie lub innej sieci, w pracy zbiorowej jak również samodzielnie.
- Udostępnianie artykułu w wersji elektronicznej w taki sposób, by każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i czasie przez siebie wybranym, w szczególności za pośrednictwem Internetu.
Autorzy poprzez przesłanie wniosku o publikację:
- Wyrażają zgodę na publikację artykułu w czasopiśmie,
- Wyrażają zgodę na nadanie publikacji DOI (Digital Object Identifier),
- Zobowiązują się do przestrzegania kodeksu etycznego wydawnictwa zgodnego z wytycznymi Komitetu do spraw Etyki Publikacyjnej COPE (ang. Committee on Publication Ethics), (http://ihar.edu.pl/biblioteka_i_wydawnictwa.php),
- Wyrażają zgodę na udostępniane artykułu w formie elektronicznej na mocy licencji CC BY-SA 4.0, w otwartym dostępie (open access),
- Wyrażają zgodę na wysyłanie metadanych artykułu do komercyjnych i niekomercyjnych baz danych indeksujących czasopisma.
