Monitorowanie populacji grzyba Ustilago maydis, sprawcy głowni guzowatej kukurydzy na terenie Polski w latach 2016 – 2019

Elżbieta Czembor

e.czembor@ihar.edu.pl
Zakład Traw, Roślin Motylkowatych i Energetycznych Pracownia Traw Pastewnych i Roślin Motylkowatych, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin — Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, 05-870 Błonie (Poland)
https://orcid.org/0000-0002-3021-3053

Seweryn Frasiński


Zakład Traw, Roślin Motylkowatych i Energetycznych Pracownia Traw Pastewnych i Roślin Motylkowatych, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin — Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, 05-870 Błonie (Poland)
https://orcid.org/0000-0003-3173-734X

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.

Instytucje finansujące

Monitorowanie grzyba Ustilago maydis prowadzono w ramach programu wieloletniego IHAR – PIB pt. „Tworzenie naukowych podstaw postępu biologicznego i ochrona roślinnych zasobów genowych źródłem innowacji wsparcia zrównoważonego rolnictwa oraz bezpieczeństwa żywnościowego kraju” finansowanego przez MRiRW.

Słowa kluczowe:

kukurydza, głownia guzowata, Ustilago maydis

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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.
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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
Google Scholar

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.
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

Specker D. (1993). Common smut on corn. Walking Your Fields & Pioneer Agronomy Department. Ithaca, NY, 7
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

Pobierz


Opublikowane
12/30/2020

Cited By / Share

Czembor, E. i Frasiński, S. (2020) „Monitorowanie populacji grzyba Ustilago maydis, sprawcy głowni guzowatej kukurydzy na terenie Polski w latach 2016 – 2019 ”, Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, (293), s. 3–13. doi: 10.37317/biul-2020-0024.

Autorzy

Elżbieta Czembor 
e.czembor@ihar.edu.pl
Zakład Traw, Roślin Motylkowatych i Energetycznych Pracownia Traw Pastewnych i Roślin Motylkowatych, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin — Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, 05-870 Błonie Poland
https://orcid.org/0000-0002-3021-3053

Autorzy

Seweryn Frasiński 

Zakład Traw, Roślin Motylkowatych i Energetycznych Pracownia Traw Pastewnych i Roślin Motylkowatych, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin — Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, 05-870 Błonie Poland
https://orcid.org/0000-0003-3173-734X

Statystyki

Abstract views: 500
PDF downloads: 237


Licencja

Prawa autorskie (c) 2020 Elżbieta Czembor

Creative Commons License

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:

  1. Wytwarzanie i zwielokrotnianie określoną techniką egzemplarzy artykułu, w tym techniką drukarską oraz techniką cyfrową.
  2. Wprowadzanie do obrotu, użyczenie lub najem oryginału albo egzemplarzy artykułu.
  3. 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.
  4. Włączenie artykułu w skład utworu zbiorowego.
  5. Wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej na platformy elektroniczne lub inne wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej do Internetu, lub innej sieci.
  6. Rozpowszechnianie artykułu w postaci elektronicznej w internecie lub innej sieci, w pracy zbiorowej jak również samodzielnie.
  7. 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:

  1. Wyrażają zgodę na publikację artykułu w czasopiśmie,
  2. Wyrażają zgodę na nadanie publikacji DOI (Digital Object Identifier),
  3. 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),
  4. Wyrażają zgodę na udostępniane artykułu w formie elektronicznej na mocy licencji CC BY-SA 4.0, w otwartym dostępie (open access),
  5. Wyrażają zgodę na wysyłanie metadanych artykułu do komercyjnych i niekomercyjnych baz danych indeksujących czasopisma.