Efficacy of resistance selection to Verticillium wilt in strawberry (Fragaria x ananassa Duch.) tissue culture

• Autorzy: Zebrowska J.I.

Warianty tytułu

PL

Skuteczność selekcji odpornościowej na wertycyliozę w kulturze tkankowej truskawki (Fragaria x ananassa Duch.)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The soil-borne pathogenic fungus Verticillium dahliae Kleb. causes economic losses in crops in temperate regions of the world and hence is the most studied species. Strawberry (Fragaria x ananassa Duch.) belongs to plant species susceptible to Verticillium dahliae, although the response to infection caused by this pathogen is varied and depends on the cultivar. Due to a lack of efficient methods in Verticillium wilt elimination, the selection of genetically resistant plant material is a priority direction in breeding programs. Efficacy of resistance selection to Verticillium dahliae Kleb. in strawberry tissue culture was examined on the basis of response to in vitro infection by this pathogenic fungus in two tissue cultured strawberry cultivars, i.e. ‘Filon’ and ‘Teresa’. Culture was conducted for 16 months in an environmentally controlled growth room at 18-20?C, 60-70% relative humidity and light intensity of 100 ?m E×m-2×s-1 on a 16h light / 8h dark cycle. Subcultures were proliferated every 6 weeks on modified Murashige and Skoog medium. Four hundred microplants from each tissue cultured cultivar were inoculated under in vitro conditions at the 4-leaf stage with a homogenate of liquid mycelium of Verticillium dahliae serving as the selecting agent. Disease symptoms were observed at 15, 30, 45, 60, and 75th days post inoculation. The extent of leaf chlorosis was rated on a scale of 0-4. At day 75th post inoculation, the percentage of totally chlorotic plants in micropropagated cv. Teresa reached the value of 76.27%, whereas the proportion of such plants in inoculated tissue cultured cv. Filon reached the value of 89.40%. Also, the index of infection calculated for very severe disease symptoms in the subclone ‘Teresa’ reached the mean value lower when compared with that calculated for subclone ‘Filon’ (0.0962 and 0.1150, respectively). These results suggested that the micropropagated cv. Teresa exhibited higher genetic resistance to the selecting agent in comparison with the tissue cultured cv. Filon, and it was consistent with field resistance of both cultivars to this pathogen. Therefore, the procedure of in vitro selection used in this study was quite efficient to distinguish varying genetic resistance to Verticillium dahliae in the two examined strawberry subclones, and can be recommended as a suitable method for the estimation of susceptibility to Verticillium wilt in different strawberry genotypes.

PL

Patogeniczny grzyb glebowy Verticillium dahliae Kleb. powoduje ekonomiczne straty w uprawach roślin w regionach klimatu umiarkowanego, stąd też jest gatunkiem najbardziej badanym. Truskawka (Fragaria x ananassa Duch.) należy do gatunków roślin podatnych na Verticillium dahliae, chociaż reakcja na infekcję spowodowaną przez ten patogen jest zróżnicowana i zależy od odmiany. Ze względu na brak efektywnych metod eliminowania wertycyliozy, selekcja genetycznie odpornego materiału roślinnego jest priorytetowym kierunkiem w programach hodowli. W celu oceny skuteczności selekcji odpornościowej na wertycyliozę, badano reakcję na sztuczną infekcję spowodowaną przez Verticillium dahliae Kleb. w kulturze tkankowej dwóch odmian truskawki Filon i Teresa o zróżnicowanej podatności polowej na ten patogen. Kultura tkankowa była prowadzona przez 16 miesięcy w kontrolowanych warunkach fitotronu w temperaturze 18-20 C, 60-70% wilgotności względnej powietrza i intensywności światła wynoszącej 100 m E×m-2×s-1 w cyklu dobowym wynoszącym 16 h światło/8 h ciemność. Subkultury były pasażowane co 6 tygodni na zmodyfikowanej pożywce Murashige’a i Skooga. Czterysta mikroroślin w obrębie dwóch subklonów uzyskanych z merystemów każdej odmiany było inokulowanych w warunkach in vitro w stadium 4. liści z wykorzystaniem płynnego homogenatu kultury grzyba Verticillium dahliae zastosowanego jako czynnik selekcyjny. Objawy chorobowe były obserwowane po 15th, 30th, 45th, 60th i 75th dniach od inokulacji. Rozwój chlorozy liści był oceniany w skali od 0 do 4. Po 75. dniach od inokulacji procentowy udział mikroroślinz całkowitą chlorozą w mikropropagowanej odmianie ‘Teresa’ osiągnął wartość 76.27%, podczas gdy udział takich mikroroślin w inokulowanym subklonie odm. ‘Filon’ uzyskał wartość 89.40%. Otrzymane wyniki wykazały wyższą genetyczną odporność kultury tkankowej odm.’Teresa’ na zastosowany czynnik selekcyjny w porównaniu do selekcjonowanej kultury odm. Filon, gdyż zarówno procentowy udział całkowicie porażonych roślin, jak i obliczony dla selekcjonowanej kultury odm. Teresa indeks zakażeń przy całkowitym stopniu porażenia osiągnął niższe wartości w porównaniu z selekcjonowaną kulturą odm. Filon (odpowiednio 0.0962 i 0.1150). Zastosowana w badaniach procedura selekcji in vitro była wystarczająco efektywna dla określenia zróżnicowanej genetycznej odporności na Verticillium dahliae u dwóch ocenianych subklonów truskawki, gdyż wyniki uzyskane w testach odpornościowych in vitro były porównywalne z wynikami testów polowych, także wykazującymi mniejszą podatność na wertycyliozę odm.Teresa w stosunku do odm. Filon. Potwierdzona wynikami badań skuteczność testów odpornościowych in vitro w pełni uzasadnia ich stosowanie w programach hodowli.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrobotanica
• Rocznik: 2011
• Tom: 64
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.3-11,fig.,ref.

Twórcy

autor

Zebrowska J.I.

• Department of Genetics and Horticultural Plant Breeding, Faculty of Horticulture, University of Life Sciences in Lublin, Akademicka 15, 20-950 Lublin, Poland

Bibliografia

• Am imo t o K. , 1992. Selection in strawberry with resistance to phytophthora root rot for hydroponics. Acta Hortic. 319: 273-278.
• Be r l a n g e r I . , P owe l s o n M . L . , 2000.Verticillium wilt. The Plant Health Instructor.
• Bh a t R .G. , S u b b a r a o K .V. , 1999. Host range specificity in Verticillium dahliae. Phytopathol., 89:1218-1225.
• C h a l e f f R . S . , 1983. Isolation of agronomically useful mutants from plant cell cultures. Science, 219: 676-682.
• Dami a no C., Mont i c e l l i S., F r a t t a r e l l i A ., Ni c o l i n i S . , C o r a z z a L . , 1997. Somaclonal variability and in vitro regeneration of strawberry. Acta Hortic. 447:87-93.
• Go r d o n T. R . , Su b b a r a o K.V. , 2007. Production Guidelines: Verticillium wilt of strawberry. California Strawberry Commission.Issue 1.
• Go t h R .W. , We b b R . E . , 1981. Sources and genetics of host resistance in vegetable crops. In: Fungal Wilt Diseases of Plants (M.A. Mace, A.A. Bell and C.H. Beckman (eds.) New York , USA: Academic Press :377-411.
• G r a h am J . , 2005. Fragaria Strawberry. [In:] Litz R. (ed) Biotechnology of Fruit and Nut Crops. Biotechnology in Agriculture Series No. 29, CAB International, Wallingford,UK: 456-474.
• Hamme r s ch l a g F. , G a r c e s S . , Ko ch -De a n M. , Ray S. , L ewe r s K., M a a s J. , Smi t h B. , 2006. In vitro response of strawberry cultivars and regenerants to Colletotrichum acutatum. Plant , Cell Tissue and Organ Culture, 84: 255-261.
• J a i n S .M. , 2001. Tissue culture-derived variation in crop improvement. Euphytica, 118: 153-166.
• J a y a s a n k a r S , G r a y D. J . , 2003. In vitro selection for disease resistance in plants an alternative to genetic engineering. AgBiotechNet. 5, ABN 111:5.
• L a r k i n P. J . , S c owc r o f t W. R . , 1981. Somaclonal variation – a novel source of variability from cell cultures for plant improvement. Theor. Appl. Genet. 60:197-214.
• L a r k i n P. J . , 1987. Somaclonal variation, history, method and meaning. Iowa St. J. Res. 61: 393-434.
• Ma a s J . L . , Z h o n g L . , G a l l e t t a G . J . ,1993. In vitro screening of strawberry plant and root cultures for resistance to Phytophthora fragariae and P.cactorum. Acta Hortic. 348: 496-499.
• Mo o r e P. P. , Ro b b i n s J .A. , Sj u l i n T.M. , 1991. Field performance of ‘Olympus’ strawberry subclones. HortScience, 26: 192-194.
• Mu r a s h i g e T. , S k o o g F. ,1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol.Plant.15:473-497.
• O r l a n d o R . , M a g r o P. , R u g i n i E . , 1997. Pectic enzymes as a selective pressure for in vitro recovery of strawberry plants with fungal disease resistance. Plant Cell Reports, 16: 272-276.
• S owi k I . , 2001. Regeneracja in vitro pędów truskawki źródłem wariantów somaklonalnych odpornych na werticiliozę. Prace eksperymentalne. / In vitro regeneration of strawberry shoots as a source of somaclonal variants resistant to Verticillium wilt. Experimental work. Biotechnologia, 1: 131-133 (in Polish).
• S owi k I . , Bi e l e n i n A . , M i c h a l c z u k L . , 2001. In vitro testing of strawberry resistance to Verticillium dahliae and Phytophthora cactorum. Scientia Hortic. 88: 31-40.
• S owi k I . , 2002. Badania nad metodami testowania wrażliwości truskawki na Verticillium dahliae w warunkach in vitro. Praca doktorska. / A study of testing methods for strawberry resistance to Verticillium dahliae under in vitro conditions. Doctoral thesis. ISK Skierniewice (in Polish).
• Sowi k I ., Wawr z y n cz a k D., M ic h a l c z u k L. , 2003. Ex vitro establishment and greenhouse performance of somaclonal variants of strawberry selected for resistance to Verticillium dahliae. Acta Hortic., 616: 497-500.
• Ta k a h a s h i H ., Ta k a t sugu T., Tsutomu M., 1992. Resistant plants to Alternaria alternata strawberry pathotype selected from caliclones of strawberry cultivar Morioka-16 and their characteristics. J. Japan. Soc. Hort. Sci. 61: 323-329.
• Toyo d a H., Hor i kosh i K., Yama no Y., O uch i S. , 1991. Selection of Fusarium wilt disease resistance from regenerants derived from callus of strawberry. Plant Cell Reports, 10: 167-170.
• Va n d e n Bu l k R .W. ,1991. Application of cell and tissue culture and in vitro selection for disease resistance breeding – a review. Euphytica, 56: 269.
• Wi l h e lm S . , 1981. Sources and genetics of host resistance in field and fruit crops. [In:] Fungal Wilt Diseases of Plants. M.A. Mace, A.A. Bell, C.H. Beckman (eds). New York, USA: Academic Press:.300-376.
• Ż u r awi c z , E . , Ma s n y A. , 2005. Uprawa truskawek w polu i pod osłonami. Powszechne Wydawnictwo Rolnicze i Leśne: 32-33 (in Polish).