Impact of selected antagonistic fungi on Fusarium species - toxigenic cereal pathogens

• Autorzy: Popiel D. , Kwasna A. , Chelkowski J. , Stepien L. , Laskowska M.

Warianty tytułu

PL

Antagonistyczne oddziaływanie wybranych grzybów na toksynotwórcze gatunki Fusarium patogeniczne dla zbóż

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Fusarium-ear blight is a destructive disease in various cereal-growing regions and leads to significant yield and quality losses for farmers and to contamination of cereal grains with mycotoxins, mainly deoxynivalenol and derivatives, zearalenone and moniliformin. Fusarium pathogens grow well and produce significant inoculum on crop resiudues. Reduction of mycotoxins production and pathogen sporulation may be influenced by saprophytic fungi, exhibiting antagonistic effect. Dual culture bioassays were used to examine the impact of 92 isolates (belonging to 29 fungal species) against three toxigenic species, i.e. Fusarium avenaceum (Corda) Saccardo, F. culmorum (W.G.Smith) Saccardo and F. graminearum Schwabe. Both F.culmorum and F. graminearum isolates produce trichothecene mycotoxins and mycohormone zearalenone and are considered to be the most important cereal pathogens worldwide. Infection with those pathogens leads to accumulation of mycotoxins: deoxynivalenol (DON) and zearalenone (ZEA) in grains. Fusarium avenaceum isolates are producers of moniliformin (MON) and enniatins. Isolates of Trichoderma sp. were found to be the most effective ones to control the growth of examined Fusarium species. The response of Fusarium isolates to antagonistic activity of Trichoderma isolates varied and also the isolates of Trichoderma differed in their antagonistic activity against Fusarium isolates. The production of MON by two isolates of F. avenaceum in dual culture on rice was reduced by 95% to 100% by T. atroviride isolate AN 35. The same antagonist reduced the amount of moniliformin from 100 μg/g to 6.5 μg/g when inoculated to rice culture contaminated with MON, which suggests the possible decomposition of this mycotoxin.

PL

Fuzarioza kłosa jest w wielu regionach produkujących zboża chorobą wyniszczającą i powoduje straty powstające na skutek obniżenia plonowania i jakości ziarna. Ziarno z roślin porażonych jest zanieczyszczone mikotoksynami, przede wszystkim deoksyniwalenolem i jego pochodnymi, zearalenonem i moniliforminą. Gatunki Fusarium dobrze rozwijają się na resztkach pożniwnych i obficie na nich zarodnikują. Grzyby saprotroficzne o cechach antagonistycznych wobec tych patogenów mogą przyczyniać się do zmniejszenia zarodnikowania patogenów Fusarium i obniżenia ilości tworzonych przez nie mikotoksyn. Antagonistyczne oddziaływanie 92 izolatów grzybów należących do 29 gatunków testowano w bikulturach z izolatami trzech toksynotwórczych gatunków F. avenaceum (Corda) Saccardo, F. culmorum (W.G.Smith) Saccardo i F. graminearum Schwabe. Gatunki F. culmorum i F. graminearum tworzą mikotoksyny trichotecenowe i mikohormon zearalenon oraz należą do najistotniejszych patogenów zbóż w skali światowej. Porażenie kłosów zbóż przez te gatunki powoduje akumulację w ziarniakach deoksyniwalenolu (DON) i zearalenonu (ZEA). Izolaty F. avenaceum tworzą moniliforminę (MON) i enniatyny. I zolaty gatunków Trichoderma okazały się najbardziej efektywnymi dla redukcji wzrostu izolatów wymienionych gatunków. Efekt antagonistyczny poszczególnych izolatów Trichoderma względem tych samych izolatów Fusarium różnił się znacząco. Również stopień redukcji wzrostu poszczególnych izolatów Fusarium przez te same izolaty Trichoderma był znacząco różny. Ilość moniliforminy produkowanej przez dwa izolaty F. avenaceum w bikulturach na ryżu była redukowana o 95-100% przez izolat T. atroviride AN35. Ten sam grzyb antagonistyczny redukował zawartość moniliforminy z poziomu 100 μg/g do 6.5 μg/g w kulturze na ryżu, co sugeruje możliwość dekompozycji tej mikotoksyny przez ten izolat.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Mycologica
• Rocznik: 2008
• Tom: 43
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.29-40,fig.,ref.

Twórcy

autor

Popiel D.

• Institute of Plant Genetics, Polish Academy of Sciences, Strzeszyńska 34, PL-60-479 Poznan, Poland

autor

Kwasna A.

• Department of Forest Pathology, Agricultural University, Wojska Polskiego 71c, PL-60-625 Poznan, Poland

autor

Chelkowski J.

• Institute of Plant Genetics, Polish Academy of Sciences, Strzeszyńska 34, PL-60-479 Poznan, Poland

autor

Stepien L.

• Institute of Plant Genetics, Polish Academy of Sciences, Strzeszyńska 34, PL-60-479 Poznan, Poland

autor

Laskowska M.

• Department of Chemistry, Agricultural University, Wojska Polskiego 75, PL-60-625 Poznan, Poland

Bibliografia

• Arseniuk E., Foremska E., Góral T., Chełkowski J. 1999. Fusarium head blight reactions and accumulation of deoxynivalenol (DON) and some of its derivatives in kernels of wheat, triticale and rye. J. P hytopathol. 147: 577–590.
• Bai G., Shaner G. 1994. Scab of wheat: prospects for control. Plant. Dis. Reporter 78: 760–765.
• Bottalico A., Perrone G. 2002. Toxigenic Fusarium species and mycotoxins associated with head blight in small-grain cereals in Europe. J. Pl. Pathol. 108: 998–1003.
• Bottalico A. 1998. Fusarium diseases of cereals, species complex and related mycotoxin profiles in Europe. J. Pl. Pathol. 80: 85–103.
• Buśko M., Chełkowski J., Popiel D., Perkowski J. 2008. Solid substrate bioassay to evaluate impact of Trichoderma on trichothecene mycotoxin production by Fusarium species. J. Sci. Food Agric. 88: 533–541.
• Chełkowski J. 1998. Distribution of Fusarium species and their mycotoxins in cereal grains. (In:) K. K Sinha, D. Bhatnagar (eds). Mycotoxins in Agriculture and Food Safety. Marcel Dekker Inc., New York: 45–64.
• Chełkowski J., Stępień Ł., Tomczak M., Wiśniewska H. 2002. Identification of toxigenic Fusarium species in wheat ears using PCR assay and their mycotoxins in kernels. Phytopathol. Pol. 25: 47–57.
• Cooney J. M., Laurent D. R, Di Menna M. E. 2001. Impact of competitive fungi on Trichothecene production by Fusarium graminearum. J. Agr. Food Chem. 49: 522–526.
• Dawson W. A. J., Jestoi M., Rizzo A., Nicholson P., Bateman G. L. 2004. Field evaluation of fungal competitors of Fusarium culmorum and F. graminearum, casual agents of ear blight of winter wheat, for the control of mycotoxin protection in grain. Biocontrol Sci. Techn. 14: 783–799.
• Doohan F. M., Parry D. W., Jenkinson P., Nicholson P. 1998. The use of species–specific PCR – based assays to analyse Fusarium ear blight of wheat. Pl. Pathol. 47: 197–205.
• Gams W., Bissett J. 1998. Morphology and identification of Trichoderma. (In:) Ch. Kubicek, G. Harman (eds). Gliocladium and Trichoderma. 1. Taylor and Francis, London: 3–34.
• Harman G. E. 2006. Overview of mechanisms and uses of Trichoderma spp. Phytopathology 96: 190–193.
• Jones R. K., Mirocha C. J. 1999. Quality parameters in small grains from Minnesota affected by Fusarium head blight. Pl. Dis. 83: 506–511.
• Kubicek Ch., Harman G. 1998. Gliocladium and Trichoderma. 1. Basic biology, taxonomy and genetics. Taylor and Francis, London.
• Kwaśna H., Chełkowski J., Zajkowski P. 1991. Flora Polska. Grzyby (Mycota) 22: Sierpik (Fusarium). PW N, Warszawa-Kraków.
• Leslie J. F., Summerell B. A. 2006. The Fusarium laboratory manual. Blackwell Publishing, Iowa, USA, 388 pp.
• Liggitt J., Jenkinson P., Parry D. W. 1997. The role of saprophytic microflora in the development of Fusarium ear blight of winter wheat caused by Fusarium culmorum. Crop. Prot. 16: 679–685.
• Luongo L., Galli M., Corazza L., Meekes E., De Haas L., Van Der Plas C. L., Köhl J. 2005. Potential of fungal antagonists for biocontrol of Fusarium sp. in wheat and maize through competition in crop debris. Biocontrol Sci. Tech. 15: 229–242.
• Lutz M. P., Feichtinger G., Défago G., Duffy B. 2003. Mycotoxigenic Fusarium and Deoxynivalenol Production Repress Chitinase Gene Expression in the Biocontrol Agent Trichoderma atroviride. P1. Appl. Environm. Microbiol. 6: 3077–3084.
• Łacicowa B., Pięta D. 1985. Injuriousness of some mycoparasites for pathological of Fusarium sp. Roczniki Nauk Rolniczych PW N, Seria E, 15 (1/2): 87–97.
• MacMullen M., Jones R., Gallenberg D. 1997. Scab of wheat and barley: a Re-emerging disease of devastating impact. Pl. Dis. 81:340–1348.
• Mańka K. 1974. Fungal communities as criterion for estimating the effect of the environment of plant diseases in Poland. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. PAN 160, 9–23.
• Noef A., Senatore M., Défago G. 2006. A microsatellite based method for quantification of fungi in decomposing plant material elucidates the role of Fusarium graminearum DON production in the saprophytic competition with Trichoderma atroviride in maize tissue microcosms. FEMS Microbiol. Ecol. 55: 211–220.
• Nelson P. E., Toussoun T. A., Marasas W. F. O. 1983. Fusarium species. An illustrated manual for identification. The Pennsylvania Sate University Press, University Park and London.
• Nicholson P., Simpson D. R, Weston G., Rezanoor H. N, Lees A. K, Parry D. W, Joyce D. 1998. Detection and quantification of Fusarium culmorum and Fusarium graminearum in cereals using PCR assays. Physiol. Mol. Pl. Pathol. 53: 17–37.
• Nirenberg H. A. 1981. A simplified method for identifying Fusarium sp. occurring on wheat. Can. J. Bot. 59: 1599–1609.
• Parry D. W., Jenkinson P., McLeod L. 1995. Fusarium ear blight (scab) in small grain cereals – a review. Pl. Pathol. 44: 207–238.
• Quarta A., Mita G., Haidukowski M., Santino A., Mule G., Visconti A. 2005. Assessment of trichothecene chemotypes of Fusarium culmorum occurring in Europe. Food Additives and Contaminants 22: 799–815.
• Savoie J. M., Mata G. 2003 Trichoderma harzianum metabolites pre-adapt mashrooms to Trichoderma aggresivum antagonism. Mycologia 95: 191–199.
• Schilling A. G., Möller E. M., Geiger H. H. 1996. Polymerase chain reaction–based assays for species – specific detection of Fusarium culmorum, F. graminearum and F. avenaceum. Mol. Plant Path. 86: 515–522.
• Sutton J. C. 1982. Epidemiology of wheat head blight and maize ear blight caused by Fusarium graminearum. Can. J. Plant Path. 4: 195–209.
• Task Force Report. 2003. Mycotoxins: risks in plant, animal, and human systems. Council for Agricultural Science and Technology, Ames, Iowa, USA.
• Tomczak M., Wiśniewska H., Stępień Ł., Kostecki M., Chełkowski J., Goliński P. 2002. Deoxynivalenol, nivalenol and moniliformin occurrence in wheat samples with scab symptoms in Poland (1998-2000). Eur. J. Plant Path. 108: 625–630.
• Trichoderma and Hypocrea Taxonomy site. http://nt.ars-grin.gov/taxadescriptions/keys/TrichodermaIndex.cfm
• Vesonder R. F., Golinski P. 1989. Metabolite of Fusarium. (In:) J. Chełkowski (ed.). Fusarium, mycotoxins, taxonomy and pathogenicity. Elsevier Scientific Publishers, Amsterdam: 39 pp.
• Vinale F., Marra R., Scala F., Ghisalberti El., Lorito M., Sivasithamparam K. 2006. Major secondary metabolites produced by two commercial Trichoderma strains active against different phytopathogens. Lett. App. Microbiol. 43: 143–148.
• Voelkl A., Vogler B., Schollenberger M., Karlovsky P. 2004. Microbial detoxification of mycotoxin deoxynivalenol. J. Basic Microbiol. 44: 147–156.
• Wakuliński W., Chełkowski J. 1993. Fusarium species causing scab of wheat, rye and triticale in Poland. Hod. Rośl. Aklim. Nasien. 37:137–142.
• Woo S. L., Scala F., Ruocco M., Lorito M. 2006 The molecular biology of interactions between Trichoderma sp., phytopathogenic fungi and plants. Phytopathology 96: 181–185.

Uwagi

Rekord w opracowaniu