Role of phenolics and lignin in cultivar resistance of wheat ears to Magnaporthe oryzae pathotype Triticum (MoT)

The burrowing nematode Radopholus similis is one of the most damaging pathogens on banana plantations. The role of phenolics in plant defense responses to the nematode was histochemically and ultrastructurally investigated in susceptible and partially resistant cultivars. Histochemical observations of healthy roots revealed that high levels of lignin, flavonoids, dopamine, cafeic esters, and ferulic acids were associated with a very low rate of nematode root penetration in the resistant cultivar. The presence of lignified and suberized layers in endodermal cells contributed to limit invasion of the vascular bundle by the pathogen. After infection, flavonoids were seen to accumulate early in walls of cells close to the nematode-migrating channel in both cultivars and in all tissues of the infected resistant roots including the vascular tissues. The labeling pattern obtained with the gold-complexed laccase and with anti-pectin monoclonal antibodies showed that phenolics were distributed in a loosened pectin-rich material surrounding the nematode. This study provides indications that constitutive phenolics in banana roots are associated with the limitation of host penetration and colonization by R. similis. Accumulation of flavonoids in response to infection was detected in the vascular tissues of susceptible plants and in all root tissues in the partially resistant plants.

This study comprises analyses of contents of mycotoxins, such as deoxynivalenol and zearalenone, as well as the level of oxidative stress in ears of a susceptible wheat cultivar Hanseat and cv. Arina, resistant to a pathogenic fungus Fusarium graminearum. Starting from 48 h after inoculation, a marked increase was observed in the contents of these mycotoxins in ears of wheat; however, the greatest accumulation was recorded in the late period after inoculation, i.e., during development of disease. Up to 120 h after inoculation, in ears of both wheat cultivars, the level of deoxynivalenol was higher than that of zearalenone. The susceptible cultivar was characterized by a much greater accumulation of deoxynivalenol than the resistant cultivar. At the same time, in this cultivar, in the time from 0 to 72 h after inoculation, a marked post-infection increase was observed in the generation of the superoxide radical (O2•−). Additionally, its level, at all the time points after inoculation, was higher than in the control. In wheat cv. Arina, a markedly higher level of O2•− generation in relation to the control was found up to two hours after inoculation and, next, at a later time after inoculation. In turn, the level of semiquinone radicals detected by electron paramagnetic resonance (EPR) increased at later culture times, both in cv. Hanseat and Arina; however, in infested ears of wheat, it was generally lower than in the control. Analysis of disease symptoms revealed the presence of more extensive lesions in ears of a susceptible wheat cv. Hanseat than resistant cv. Arina. Additionally, ergosterol level as a fungal growth indicator was higher in ears of susceptible wheat than in the resistant cultivar.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde unter Klimakammer- und Freilandbedingungen der Einfluß von Witterung, Standort, Sorte, Vorfrucht und Blattapplikation mit verschiedenen Fungizidklassen auf die Mykotoxinbildung von Fusarium spp. für den Klimaraum Niedersachsen überprüft. Erstmalig wurde dabei die spezifische Mykotoxinbildung, d.h. die Menge Mykotoxin die pro Einheit F. graminearum DNA gebildet wird im Feld und im Gewächshaus ermittelt. Vorherige Untersuchungen stellten für die spezifische Mykotoxinbildung große Schwankungsbreiten in verschiedenen Versuchsjahren fest, die bisher nur unzureichend mit Witterungseinflüssen erklärt wurden. Im Verlauf dieser Arbeit wurden verschiedene Umweltfaktoren in Versuchen unter kontrollierten Umweltbedingungen identifiziert, die diese komplexen Interaktionen zwischen Mykotoxinmenge und Pilzbiomasse teilweise erklärten. Haupteinflussfaktor auf die Mykotoxinbildung im FAEN-Feldversuch war erwartungsgemäß der Jahres- bzw. Witterungseffekt mit einem Anteil von ca. 20% an der Gesamtvariation. Dies beruhte auf der notwendigen Koinzidenz von Weizenpflanzen, die sich im Entwicklungssta-dium der Vollblüte befanden mit einer relativ lang anhaltenden, feucht warmen Witterung mit Niederschlagsereignissen. Mit 12% Anteil an der Gesamtvariation des DON-Gehaltes stellte die Vorfrucht den zweitbedeutendsten Versuchsfaktor dar. Neben der Förderung des Ährenbefalls durch F. graminearum führten die Vorfruchtvarianten Mais in allen drei Versuchsjahren zu den höchsten Mykotoxinkontaminationen im Ernteprodukt. Für die Vorfruchtvarianten Winterweizen und Zuckerrübe waren die Effekte nicht eindeutig, sie waren von der Befallsstärke des jeweiligen Jahres abhängig. Unter schwachen bis mittleren Befallsbedingungen galt für die drei Versuchsjahre die Abstufung: Mais > Winterweizen > Zuckerrübe; hingegen bei Starkbefall: Mais > Winterweizen = Zuckerrübe. Ursache dieser Verschiebungen sind wahrscheinlich luftbürtige Infektionen durch Askosporenwolken, die in Starkbefallsjahren flächenbezogene Vorfruchteffekte überlagern. Die Mykotoxingehalte der Sorte Centrum unterschieden sich bei Ährenbefall signifikant von der Sorte Ritmo. Der ermittelte Anteil der Sortenresistenz an der Gesamtvarianz aller drei Versuchsjahre war mit einem Anteil von 8% im Vergleich zu den Erfahrungswerten aus der Literatur von bis zu 40% überraschend gering. Wurden diese Analysen nur auf Ebene der einzelnen Versuchsjahre durchgeführt, stieg der Anteil der Sortenresistenz an der Jahresvarianz jedoch deutlich an. Der Einfluß der Sortenresistenz war als einziger der Versuchsfaktoren im Feldversuch unabhängig vom spezifischen Befallsniveau des Versuchsjahrs. Im Gegensatz dazu war der Einfluß von Standort und Vorfrucht auf den Mykotoxingehalt nur in Jahren mit hohem Befallsniveau wie 2007 und 2009 signifikant. Bis zu 70% der Varianz des Deoxynivalenolgehaltes im jeweiligen Versuchsjahr ließ sich mittels der vier Versuchsfaktoren Vorfrucht, Sorte, Standort und Fungizidapplikation erklären. Der Anteil der Fungizidapplikationen an der Gesamtvariation des DON-Gehaltes war nur gering, jedoch war dieser Effekt über die drei Versuchsjahre signifikant. Eine Blattapplikation von Fungiziden wie Strobilurinen, die die Pflanzenphysiologie beeinflussen, führte zwar nicht zu einer signifikanten Erhöhung der Mykotoxinkonzentration im Korn, jedoch konnte in jedem Versuch dieser Arbeit eine solche Tendenz festgestellt werden. Unter Freilandbedingun-gen wiesen mit Strobilurinen behandelte Weizenpflanzen eine später einsetzende Seneszenz auf. Möglicherweise stand auf solchen Pflanzen dem Pathogen bei günstigeren Wassergehal-ten ein längerer Zeitraum für die Mykotoxinproduktion zur Verfügung, was eine der Ursachen für die erhöhten DON-Mengen in den Strobilurinvarianten sein könnte. Andererseits könnte juvenileres Gewebe auch eine partielle Resistenz gegen nekrotrophe Pathogene besitzen, so dass der erhöhte Stress des Pathogens bei der Gewebebesiedlung zu einer Erhöhung der Mykotoxinbildung beitrug. Die spezifische Mykotoxinbildung war im Feld hochgradig abhängig von den Jahres- bzw. Witterungseffekten. Es bestätigte sich, dass hohe Mykotoxingehalte im Erntegut, aufgrund günstiger Infektions- und feuchter Abreifebedingungen, i.d.R. mit geringeren spezifischen Mykotoxinbildungen assoziiert sind. Das Pilzwachstum reagierte sensitiver auf veränderte Umweltbedingungen als die Mykotoxinproduktion, was in Klimakammerexperimenten bestätigt wurde. Günstige Umweltbedingungen mit hohen Tagesdurchschnittstemperaturen und Luftfeuchten führten in planta zu einem verhältnismäßig stärkeren vegetativen Wachstum des Pathogens und somit der DNA-Menge von F. graminearum im Vergleich zu den Mykotoxinmengen. Resistentere Sorten wiesen in dieser Arbeit in allen Versuchen unter Freilandbedingungen eine signifikant geringere spezifische Mykotoxinbildung auf als anfälligere Sorten, was im Gegensatz zu bisherigen Ergebnissen aus der Literatur steht. In Feldversuchen sanken mit zunehmender Sortenresistenz die Mengen der Pilzbiomasse und der DON-Gehalte linear ab. Die Mykotoxinmengen verringerten sich dabei deutlich schneller, was zu der geringeren spezifischen Mykotoxinbildung in den resistenten Sorten führte. Unter kontrollierten Umweltbedingungen kehrte sich diese Tendenz jedoch um und führte zu höheren spezifischen Mykotoxinbildungen in den resistenteren Sorten. Als Konsequenz dieser distinkten Wechselwirkungen wurden zwei Modelle einerseits für Versuche unter kontrollierten Umweltbedingungen z.B. im Gewächshaus und andererseits für Feldversuche entwickelt, die den Verläufen der spezifischen Mykotoxinbildung Rechnung tragen. Darüber hinaus zeigten die Pathogenitätstests der aus Zuckerrüben isolierten Fusarium-Arten, dass auch diese in der Lage waren Weizenähren zu besiedeln und erhebliche Mengen an Mykotoxinen in Körnern zu bilden. Klassische FHB-Bildner wie F. graminearum und F. culmorum besiedelten die inokulierten Ähren systemisch und führten zur Entwicklung der fusarientypischen weißlichen Schmachtkörner. Die Pathogense von F. tricinctum, F. equiseti, F. redolens und F. oxysporum blieb auf einzelne infizierte Ährchen beschränkt und verursachte dort atypische Verbräunungen an den Deck- und Hüllspelzen. Dort kam es auch zu der Ausbildung des sogenannten Black Point Symptoms an ansonsten normal entwickelten Körnern. Im Vergleich zu symptomlosen Körnern wies diese Kornfraktion einen deutlich erhöhten Gehalt an Mykotoxinen auf. br/> Mit den Ergebnissen dieser Arbeit wird es in Zukunft möglich sein unter verschiedenen Witterungsszenarien den Einfluss agronomischer Faktoren wie der Vorfrucht, dem Standort und der Sortenresistenz auf die Pathogenentwicklung von F. graminearum und die Mykotoxingehalte im Getreidekorn exakter zu bewerten.

Little is known on the resistance of wheat cultivars to Sitobion avenae (F.) in Brazil. The goal of this work was to assess the behavior and biology of S. avenae on four commercial wheat cultivars to verify the existence of resistance by antibiosis in leaves and ears and non-preference in the ears. The smallest net fecundity rates of S. avenae in wheat leaves have been found in the cultivars Embrapa 22 and BRS264, which did not differ between themselves. The intrinsic rate of increase of S. avenae was smaller in leaves of Embrapa 22 than in cultivars BRS254 and BRS Timbaúva. The smallest net fecundity rates of S. avenae in wheat ears were observed in the cultivars BRS254 and Embrapa 22. The intrinsic rate of increase of the aphid in the ear of cultivar Embrapa 22 was smaller than in BRS Timbaúva and BRS264, but did not differ from BRS254. The organ of the wheat plant in which the aphid was reared influences antibiosis resistance, but the cultivar BRS Timbaúva was considered susceptible and Embrapa 22 resistant to S. avenae in both plant organs tested. Ears of wheat cultivars tested did not show differences in the mechanism of resistance by non-preference to S. avenae.

Fusarium head blight (FHB) is a devastating fungal disease that poses a significant threat to wheat production, causing substantial yield losses. Understanding the molecular mechanisms of wheat resistance to FHB is crucial for developing effective disease management strategies. This study aimed to investigate the mechanisms of FHB resistance and the patterns of toxin accumulation in three wheat cultivars, Annong8455, Annong1589, and Sumai3, with different levels of resistance, ranging from low to high respectively, under natural field conditions. Samples were taken at three different grain-filling stages (5, 10, and 15 DPA) for gene expression analysis and phenotypic observation. Results found that toxin concentration was inversely correlated with varietal resistance but not correlated with disease phenotypes, indicating that toxin analysis is a more accurate measure of disease status in wheat ears and grains. Transcriptomic data showed that Sumai3 exhibited a stronger immune response during all stages of grain filling by upregulating genes involved in the active destruction of pathogens and removal of toxins. In contrast, Annong1589 showed a passive prevention of the spread of toxins into cells by the upregulation of genes involved in tyramine biosynthesis at the early stage (5 DPA), which may be involved in cell wall strengthening. Our study demonstrates the complexity of FHB resistance in wheat, with cultivars exhibiting unique and overlapping defense mechanisms, and highlights the importance of considering the temporal and spatial dynamics of gene expression in breeding programs for developing more resistant wheat cultivars.

Magnaporthe oryzae pathotype Triticum (MoT) is a devastating fungal phytopathogen causing wheat blast disease which threatens wheat production particularly in warmer climate zones. Effective disease control is hampered by the limited knowledge on the life cycle, epidemiology, and pathogenicity of MoT. Since MoT mainly infects and colonizes the inflorescences of wheat, infection, invasion routes and colonization of MoT on wheat ears and in wheat seeds were investigated in order to assess potential seed transmission pathways. MoT was spray inoculated on two wheat cultivars (Sumai 3, susceptible and Milan, resistant) at three ear maturity stages [full ear emergence, growth stage (GS) 59; mid flowering, GS 65; and end of flowering, GS 69]. Incidence of MoT on Sumai 3 seeds was 100% and 20-25% on Milan. MoT sporulation rate on Sumai 3 contaminated seeds was more than 15 times higher than on Milan. Repeated washes of seed samples for removing paraffin fixation hampers seed microscopy. To overcome the damage of seed samples, we used hand-sectioned seed samples instead of paraffin-fixed microtome samples to facilitate microscopy. The colonization of MoT within various seed tissues was followed by light and confocal laser scanning microscopy (CLSM). Invasion of MoT in seeds predominantly occurred in the caryopsis germ region, but entry via other seed parts was also observed, confirming the potential of intense colonization of MoT in wheat grains. Fungal spread in wheat plants growing from MoT infected seeds was monitored through plating, microscopic and molecular techniques. Under greenhouse conditions, no spread of MoT from infected seeds to seedlings later than GS 21 or to ears was detected, neither in Milan nor in Sumai 3. We therefore conclude, that MoT may not systemically contaminate inflorescences and seeds in neither susceptible nor resistant wheat cultivars. However, initial blast symptoms, only found on seedlings of Sumai 3 but not Milan, resulted in the formation of new conidia, which may serve as inoculum source for plant-to-plant dissemination by airborne infection of plant stands in the field (short distance spread). Ultimately the inoculum may infect young inflorescences in the field and contaminate seeds. Our findings again stress the risk of long-distance dissemination of wheat blast across continents through MoT-contaminated seeds. This underlines the importance of mandatory use of healthy seeds in strategies to control any further spread of wheat blast.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde in einem seit 2006 bestehenden Weizenfruchtfolgeversuch unter Freilandbedingungen die Zusammensetzung von Fusarium-Artenspektren an Halmbasis und Körnern von Weizen und deren Kolonisierungsraten untersucht. Ein besonderer Fokus lag hierbei auf dem Einfluss der Versuchsfaktoren (i) Jahreseffekt/Witterung, (ii) Vorfrucht, (iii) Sorte und (iv) Blattfungizidbehandlung auf Artzusammensetzung und Kolonisierung von Fusarium an den beiden Pflanzenorganen. 
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\nDer Vergleich der Fusarium-Spektren an Halmbasis und Körnern zeigte einen deutlichen Kontrast auf. So waren an der Halmbasis insgesamt besonders die Arten F. culmorum, F. equiseti und F. tricinctum anzutreffen, wogegen an den Körnern die Arten F. poae, F. tricinctum sowie 2010 F. graminearum auftraten. Dieses Ergebnis lässt vermuten, dass es sich bei den an den beiden unterschiedlichen Pflanzenorganen auftretenden Artenspektren um unabhängige Populationen handelt. Eine Übertragung von F. culmorum, F. equiseti, F. graminearum und F. poae von der Halmbasis auf die Körner scheint wenig wahrscheinlich. Lediglich für F. tricinctum, welcher durchgehend an beiden Pflanzenorganen aufzufinden war, könnte eine Abhängigkeit zwischen den beiden Populationen in Form einer Übertragung von der Halmbasis auf die Körner existieren. Ob ein Zusammenhang zwischen den beiden Organen in Bezug auf F. tricinctum besteht, kann im Rahmen dieser Arbeit jedoch nicht eindeutig geklärt werden. 
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\nIm Hinblick auf den Jahreseffekt bzw. die Witterung unterlagen die Artzusammensetzungen an Halmbasis und Körnern sowohl qualitativen als auch quantitativen Veränderungen. An der Halmbasis und auch an den Körnern führte der jahresbedingte Witterungseffekt zu einem breiteren Artenspektrum im Versuchsjahr 2011 gegenüber 2010, was zumindest für die Halmbasis mit den für eine Kolonisierung durch Fusarium günstigeren Witterungsbedingungen 2011 erklärt werden kann. Die jahresbedingten Witterungsunterschiede wirkten sich erwartungsgemäß stärker auf die Körner aus. Quantitative Diskrepanzen fanden sich an beiden Pflanzenorganen in Form von unterschiedlich hohen Kolonisierungsraten der verschiedenen Fusarium-Arten. Die Ergebnisse weisen jedoch auf eine stabile Populationssignatur an der Halmbasis hin, welche von den Arten F. culmorum, F. equiseti und F. tricinctum dominiert wird. In beiden Versuchsjahren herrschte ein geringer FHB-Befallsdruck an den Körnern, sodass die Arten F. poae und F. tricinctum grundsätzlich das Artspektrum bestimmten und eine relativ stabile Populationssignatur bildeten, obgleich auch andere Arten jahresabhängig auftraten, wie z.B. F. graminearum im Jahr 2010 nach Vorfrucht Mais.
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\nIn Abhängigkeit von der Vorfrucht zeigten sich große Unterschiede in der Kolonisierung der Halmbasis. So konnte zum Entwicklungsstadium der Milchreife nach Vorfrucht Zuckerrübe in beiden Versuchsjahren die höchste Gesamtkolonisierungsrate an der Halmbasis von Weizen ermittelt werden, noch vor Mais. Der Weizen wies nach Vorfrucht Weizen und Vorfrucht Ölrettich insgesamt die niedrigsten Kolonisierungsraten auf. Hauptverursacher für die erhöhte Gesamtkolonisierungsrate nach Zuckerrübe waren die Arten F. culmorum, F. equiseti und F. tricinctum. Eine hohe Relevanz kam hier der Besiedlung durch die stark pathogene Art F. culmorum zu, die besonders im Jahr 2011 häufig vertreten war. Dies konnte auch für die Vorfrüchte Mais, Weizen und Ölrettich bestätigt werden. Die Ergebnisse belegen daher, dass der Vorfruchteffekt lediglich quantitativer Art im Hinblick auf unterschiedliche Kolonisierungsraten war, die Fusarium-Artenzusammensetzung jedoch nicht beeinflusste.
\nAuf Grund der hohen Kolonisierungsraten nach Zuckerrübe sollte auf Basis der Ergebnisse dieser Arbeit die Zuckerrübe aus phytopathologischer Sicht als potenzieller Fusarium-Überträger eingestuft werden. Eine Ertragsrelevanz der Halmbasiskolonisierung an Weizen nach Zuckerrübe konnte jedoch nicht demonstriert werden.
\nEin Vorfruchteffekt an den Körnern konnte dagegen nur 2010 im Zuge einer erhöhten Kolonisierung durch F. graminearum nach Vorfrucht Mais festgestellt werden, der durch Mykotoxingehalte in den Weizenkörnern verifiziert werden konnte sowie 2011 nach Weizen, bedingt durch verstärktes Auftreten von F. culmorum. Beide Effekte waren jedoch nicht reproduzierbar, was die starke Witterungsabhängigkeit des Einflusses der Vorfrucht unterstreicht.
\nEin signifikanter Sorteneffekt auf die Gesamtkolonisierungsrate konnte bis auf den Probenahmezeitpunkt BBCH 37-39 2011 sowohl an der Halmbasis, als auch an den Körnern festgestellt werden, wobei der Effekt an den Körnern verglichen mit der Halmbasis zwar auf niedrigerem Niveau in Bezug auf die Kolonisierung auftrat, jedoch etwas stärker ausgeprägt war. Dieser reduzierende Effekt in der resistenten Sorte „Centrum“ war in besonderem Maße auf die quantitative Reduktion der artspezifischen Kolonisierungsraten der an den jeweiligen Pflanzenorganen dominierenden Fusarium-Arten zurückzuführen. Ein signifikant erhöhter Ertrag konnte für die resistente Sorte in beiden Jahren nachgewiesen werden, die Kolonisierungsraten von Halmbasis und Körnern korrelierten jedoch nicht mit dem Ertrag.
\nDie Blattfungizidbehandlung erwies sich dagegen an der Halmbasis als deutlich wirksamer bezüglich einer Reduktion der Gesamtkolonisierungsraten, als an den Körnern. Jedoch war auch hier ein quantitativer, reduzierender Effekt auf die spezifischen Kolonisierungsraten der an Halmbasis und Körnern dominierenden Arten zu beobachten, wobei sich dieser an den Körnern allerdings nur auf die Arten F. culmorum und F. graminearum auswirkte. Ebenso wie der Effekt der Sortenresistenz auf den Ertrag, konnte auch ein positiver Effekt des Blattfungizideinsatzes auf den Ertrag in den behandelten Varianten verzeichnet werden, wobei dieser jedoch jahresabhängig war. Auch hier wurde keine Korrelation zwischen Kolonisierungsraten an Halmbasis und Körnern und dem Ertrag beobachtet.
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\nDarüber hinaus zeigten die Pathogenitätstests an Halmbasis und Ähre von Weizen die geringe phytopathologische und agronomische Bedeutung der Arten F. equiseti, F. poae und F. tricinctum. Kaum nachweisbare Symptomausprägungen nach künstlicher Infektion unter kontrollierten Bedingungen in der Klimakammer und geringe Reisolationsraten ließen den Schluss zu, dass insbesondere die Arten F. equiseti und F. tricinctum an der Halmbasis als apathogen einzustufen sind und eine ökologische Rolle als endophytische Nischenbesiedler einnehmen. An der Ähre waren alle drei Arten sowohl unter kontrollierten Bedingungen als auch im Freiland bei künstlicher Inokulation in der Lage, die Weizenkörner zu infizieren und starke Mykotoxinkontaminationen hervorzurufen. Dies ist jedoch unter natürlichen Befallsbedingungen als wenig wahrscheinlich zu erachten. Zudem wiesen die auf ihr Konkurrenzvermögen hin getesteten Arten F. poae und F. tricinctum zu keinem Zeitpunkt die Fähigkeit auf, in Anwesenheit von F. graminearum mit dieser Art zu konkurrieren. Aus diesem Grunde ist anzunehmen, dass die drei untersuchten Fusarium-Arten als Sekundärbesiedler der Ähre fungieren, welche in Jahren mit Trockenheit zur Blüte und dadurch bedingtem, niedrigen Auftreten von FHB eine ökologische Rolle als Nischenbesiedler einnehmen und die abreifende Weizenähre kolonisieren können. Ferner fand keine Reduktion des TKG unter Freilandbedingungen statt, was eine agronomische Relevanz der Kornbesiedlung durch diese drei Arten im Vergleich zu F. graminearum ausschließt. Eine Bekämpfung von Fusarium-Arten sollte sich daher klassischerweise auf pathogene, aggressive Arten wie F. culmorum sowie F. graminearum beschränken und in Form bekannter Kombinationen von Fruchtfolgegestaltung, Sortenwahl, Bodenbearbeitung und Fungizidbehandlung an Weizen unter Berücksichtigung der Regeln für den integrierten Pflanzenschutz erfolgen.

Factors limiting trichothecene contamination of mature wheat grains after Fusarium infection are of major interest in crop production. In addition to ear infection, systemic translocation of deoxynivalenol (DON) may contribute to mycotoxin levels in grains after stem base infection with toxigenic Fusarium spp. However, the exact and potential mechanisms regulating DON translocation into wheat grains from the plant base are still unknown. We analyzed two wheat cultivars differing in susceptibility to Fusarium head blight (FHB), which were infected at the stem base with Fusarium culmorum in climate chamber experiments. Fungal DNA was found only in the infected stem base tissue, whereas DON and its derivative, DON-3-glucoside (D3G), were detected in upper plant parts. Although infected stem bases contained more than 10,000 μg kg⁻¹ dry weight (DW) of DON and mean levels of DON after translocation in the ear and husks reached 1,900 μg kg⁻¹ DW, no DON or D3G was detectable in mature grains. D3G quantification revealed that DON detoxification took mainly place in the stem basis, where ≤ 50% of DON was metabolized into D3G. Enhanced expression of a gene putatively encoding a uridine diphosphate-glycosyltransferase (GenBank accession number FG985273) was observed in the stem base after infection with F. culmorum. Resistance to F. culmorum stem base infection, DON glycosylation in the stem base, and mycotoxin translocation were unrelated to cultivar resistance to FHB. Histological studies demonstrated that the vascular transport of DON labeled with fluorescein as a tracer from the peduncle to the grain was interrupted by a barrier zone at the interface between grain and rachilla, formerly described as "xylem discontinuity". This is the first study to demonstrate the effective control of influx of systemically translocated fungal mycotoxins into grains at the rachilla-seed interface by the xylem discontinuity tissue in wheat ears.

During the last five years in Bavaria more than 1600 wheat samples have been investigated for their content of F. graminearum propagules and the most common toxin deoxynivalenol (DON). The Fusarium risk is classified according to critical weather conditions for the primary infection of wheat ears as well as for agronomic aspects such as preceding crop, tillage system and cultivar resistance.

PDF HTML阅读 XML下载 导出引用 引用提醒 小麦抽穗期与麦红吸浆虫成虫发生期的同步性及其受害程度 DOI: 10.5846/stxb201308112060 作者: 作者单位: 河南省农业科学院,洛阳市农林科学院,洛阳市农林科学院,洛阳市农林科学院,洛阳市农林科学院,河南省农业科学院植保所,河南省农业科学院植保所,河南省农业科学院植保所,河南省农业科学院植保所,河南省农业科学院植保所 作者简介: 通讯作者: 中图分类号: 基金项目: 国家现代农业产业技术体系(CARS-03);国家自然科学基金(31201513) The synchronization of ear emerging stages of winter wheat with occurrent periods of the orange wheat blossom midge, Sitodiplosismosellana (Gehin) (Diptera: Cecidomyiidae) adults and its damaged level Author: Affiliation: Institute of Plant Protection, Henan Academy of Agricultural Sciences,Luoyang Municipal Academy of Agricultural,Luoyang Municipal Academy of Agricultural Forestry Sciences,Luoyang Municipal Academy of Agricultural Forestry Sciences,Luoyang Municipal Academy of Agricultural Forestry Sciences,Institute of Plant Protection,Henan Academy of Agricultural Sciences,Institute of Plant Protection,Henan Academy of Agricultural Sciences,Institute of Plant Protection,Henan Academy of Agricultural Sciences,Institute of Plant Protection,Henan Academy of Agricultural Sciences;Institute of Plant Protection,Henan Academy of Agricultural Sciences,Institute of Plant Protection,Henan Academy of Agricultural Sciences;Institute of Plant Protection,Henan Academy of Agricultural Sciences Fund Project: 摘要 | 图/表 | 访问统计 | 参考文献 | 相似文献 | 引证文献 | 资源附件 | 文章评论 摘要:通过2012年在麦红吸浆虫发生田对小麦不同生育期进行套袋保护,明确了小麦抽穗期为麦红吸浆虫侵害的敏感期。采用生态位重叠率的计算方法,统计2012-2013年不同品种的抽穗期与麦红吸浆虫发生期的同步性,结果表明,同步性越高,产量损失越重,具有显著的相关关系。同时,品种抽穗期的成虫累计发生量与产量损失有显著的相关性。成虫发生期与抽穗期同步或吻合导致小麦受害而不是扬花期,所以在缺乏抗虫品种的情况下,应采取抽穗期化学保护进行防治。 Abstract:The orange wheat blossom midge (OWBM),Sitodiplosis mosellana (Gehin), is one of the most important pests of winter wheat in North China. It often feeds on developing wheat kernels and can cause a serious yield loss of this cereal. There were 2.4 million hectares with OWBM occurrence in 2013 in China. On the other hand, from the 1950s to the present time, the northern boundary of the OWBM occurrence area has shifted towards the pole by about four degrees of latitude (440 km) in North China. The northern area of North China, including Hebei, Beijing, Tianjin and northwestern Shandong, has become a novel occurrence region. This investigation was carried out on bagged ears of flag leaf, ear emergent and flowering stages of the winter wheat cultivar, Luomai 24, protected from the OWBM in fields in 2012 at Jiaozhaivillage, Luolong district, Luoyang city, Henan. The OWBM adults were monitored in April and May with yellow sticky traps, and the adult period of OWBM was found to overlap with the ear emergent and flowering stages of the cultivar. There were no damaged bagged ears in the flag leaf stage. The yield losses in bagged ears from 1/4 to 3/4 ear emergence were significantly less than in the fully ear emergent stage, but there were no significant differences between bagged early and late flowering stages. However, the yield loss in bagged flowering ears (average 10.79%) was significantly higher than in the bagged ear emergent stage (average 3.48%).The result revealed that emerging ears are susceptible to OWBM infestation. The damage level was evaluated in terms of synchronization of ear emergence stages of winter wheat cultivars with occurrence periods of OWBM adults in the 2012 and 2013 crop growing seasons. More than 400 susceptible cultivars were evaluated. Because of a 2℃ lower temperature on 19 April 2013, the adult period ran from 4 May to 13 May that year. Synchronization was calculated using the niche overlap formula (Geange et al 2011). In the 2012 growing season, the maximum synchronization value for 23 cultivars was 0.628 when the ear emergent stage ran from 22 April to 28 April, and the average yield loss was 78.1%. The minimum synchronization value was 0.307 for three cultivars when the ear emergent stage ran from 28 April to 2 May, and the average yield loss was 11.7%. In the 2013 growing season, the maximum synchronization value for three cultivars was 0.783 when the ear emergent stage ran from 4 May to 11 May, and the average yield loss was 2.41%. The minimum value for 11 cultivars was 0.062 when the ear emergent stage ran from 15 April to 25 April, and the average yield loss was 0.04%. The results obtained indicate that higher synchronization values led to more serious yield losses and there was a significant relationship between them. The yield losses of wheat cultivars showed a significant positive correlation with the total number of OWBM adults during the ear emergent stage. This conclusion indicates that the control strategy should be aimed at chemical protection of the ear emergent stage in China until resistant wheat cultivars are planted, because the infestive OWBM occurrence period is in the ear emergent stages of winter wheat, and not the flowering stage. At the same time, the result may help to explain why the OWBM occurrence area has shifted towards the pole because the average winter and spring temperature has risen by 1.5℃ since the 1950s in the northern area of North China, and there might now be an synchronous or matched status between wheat ear emergent stage and OWBM adults in the northern area of North China. 参考文献 相似文献 引证文献

The intensity of thrips and wheat blossom midges (WBM) infestations in twelve wheat cultivars was evaluated at the Plant Breeding Station, Silstedt, central Germany in 2008 & 2009 growing crop seasons. The research aimed at selecting the least infested cultivar to be profitably used in the forthcoming cultivation. Infestation levels were studied in flowering and milky stages (GS 65 and 73) of each cultivar in every single-spikelet in sample of 10 ears in both years.There were significant differences in thrips and (WBM) densities among different cultivars in both years. Thrips numbers were the highest in Türkis, Global and Esket cultivars, while the lowest values were recorded in Robigus, Brompton and Carenius. The results showed that the highest WBM infestation was observed in Türkis, Tommi and Potenzial; on the other hand the lowest WBM infestation was found in some insect resistant cultivars (Brompton, Skalmeje, Robigus, Welford and Glasgow). The infested ears were positively correlated with the numbers of WBM among cultivars. The obtained results would give a good guide for choosing the proper cultivars which proved highly resistant to their specific pests.