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Comparative deoxynivalenol accumulation and aggressiveness of isolates of Fusarium graminearum on wheat and the influence on yield as affected by fungal isolate and wheat cultivar / Vergleich der Deoxynivalenol-Anreicherung und Aggressivität verschiedener Fusarium-graminearum-isolate an Weizen und der Einfluss auf den Ertrag in Abhängigkeit von Pilzisolat und Weizensorte

A. Ludewig, U. Kabsch and J.-A. Verreet
Zeitschrift für Pflanzenkrankheiten und Pflanzenschutz / Journal of Plant Diseases and Protection
Vol. 112, No. 4 (Juli 2005), pp. 329-342
Published by: Verlag Eugen Ulmer KG
Stable URL: http://www.jstor.org/stable/43215634
Page Count: 14
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Comparative deoxynivalenol accumulation and aggressiveness of isolates of Fusarium graminearum on wheat and the influence on yield as affected by fungal isolate and wheat cultivar / Vergleich der Deoxynivalenol-Anreicherung und Aggressivität verschiedener Fusarium-graminearum-isolate an Weizen und der Einfluss auf den Ertrag in Abhängigkeit von Pilzisolat und Weizensorte
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Abstract

Four isolates of Fusarium graminearum differing in aggressiveness and a susceptible and a resistant spring wheat cultivar (Picolo and Frontana, respectively) were analysed under controlled conditions after ear inoculation. The disease incidence was assessed and the deoxynivalenol (DON) content of ears was analysed by reversed-phase HPLC during the entire pathogenesis. After harvest, the DON content of rachis, chaff and kernels was separately analysed and yield parameters (e.g., thousand-kernel dry weight and kernel diameter distribution) were measured. The DON content and disease incidence differed significantly among the F. graminearum isolates. The isolate with the lowest DON content also showed the lowest aggressiveness. The maximum rise of the DON content in relation to disease severity occurred as early as three days post inoculation, indicating that DON may enhance fungal aggressiveness. As even the low toxin producer is still aggressive, additional factors may play a role in aggressiveness. The correlation among DON content and disease incidence was weaker during the later stages of pathogenesis. Wheat kernels contained less DON than rachis and chaff and the pathogen-induced yield reduction proved to be a reliable parameter for assessing fungal aggressiveness. The resistant cultivar Frontana showed a lower disease incidence and contained less DON than the susceptible cultivar Picolo. As the infection rates differed less at the later stages of pathogenesis, DON may play its role especially during the earlier and mid stages of pathogenesis. The possible role of DON as virulence factor and causal connections are discussed. Vier F. graminearum-lsolate unterschiedlicher Aggressivität bzw. zwei Sommerweizensorten verschiedener Anfälligkeit (Picolo und Frontana) wurden nach künstlichen Ähren-Inokulationen unter kontrollierten Bedingungen untersucht. Die visuelle Bonitur der Symptome und die Messung des Desoxynivalenol-Gehalts (DON) von Gesamtähren mit Hilfe von reversed-phase HPLC (UV-Detektion) erfolgte simultan und kontinuierlich während der gesamten Pathogenese. Zur Ernte wurden die Ähren in Spindel, Spelzen und Körner aufgeteilt, getrennt auf den DON-Gehalt untersucht und Ertragsparameter erhoben (z. B. Tausendkornmasse, Korngrößenverteilung). Zwischen den F.-graminearum-Isolaten traten signifikante Unterschiede sowohl in der Befallshäufigkeit als auch im DON-Gehalt der Weizenähren auf. Das Isolat mit dem geringsten DON-Gehalt wies auch die niedrigste Aggressivität auf. Dies könnte als ein Hinweis auf eine Rolle von DON als Aggressivitätsfaktor interpretiert werden. Hierfür spricht auch, dass schon drei Tage nach Inokulation die maximale Zunahme des DON-Gehalts bezogen auf die Befallsstärke (Δ DONadjusted) erreicht wurde. Da der geringe Toxinbildner immer noch vergleichsweise aggressiv ist, ist eine Beteiligung weiterer Aggressivitätsfaktoren wahrscheinlich. Außerdem war die Korrelation zwischen DON-Gehalt und Befall in frühen und mittleren Stadien der Pathogenese enger als am Versuchsende. Die Körner enthielten weniger DON als die Spindeln oder Spelzen und die pathogeninduzierte Ertragsreduktion erwies sich als guter Parameter zur Bemessung der Aggressivität eines Isolats. Die Sorte Frontana zeigte einen geringeren Befall und DON-Gehalt als Picolo. Da die Unterschiede im Befall beider Sorten am Ende des Versuchs geringer werden, ist anzunehmen, dass DON am ehesten in frühen und mittleren Stadien der Pathogenese eine Rolle im Wirt-Pathogen-System spielt. Die Bedeutung von DON als Aggressivitätsfaktor und mögliche kausale Zusammenhänge werden diskutiert.

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