Molecular and biological investigations of damping-off and charcoal-rot diseases in sunflower

Abstract

Dünyada, Türkiye'de ve Mısır'da yaygın bir yağlı tohum bitkisi olarak kullanılan ayçiçeğinin (Helianthus annuus L.) en önemli iki hastalığı dip çürümesi/çökerten (damping-off) ve kök boğazıdır (charcoal-rot). Dip çürümesi/çökerten hastalığına Fusarium oxysporum, Fusarium verticillioides, Rhizoctonia solani ve Macrophomina phaseolina isimli patojenik funguslar yol açmaktadır. Kök boğazı hastalığına ise bir toprak mantarı olan Macrophomina phaseolina sebep olmaktadır. Bu çalışmada, dip çürümesi/çökerten ve kök boğazı hastalıklarına yol açan patojenleri izole edebilmek amacıyla, ayçiçeği köklerinden fungusların toplanabilmesi için, Mısır ve Türkiye'de bazı ayçiçeği tarlaları seçilmiştir. Izole koşullardaki fungusların suni enfeksiyon yöntemi ile ayçiçeği bitkisini enfekte ettiği ve her iki hastalığın oluşumunda ve sonrasında görülen semptomlara yol açtığı saptanmıştır. Şu anki bilgimize gore Türkiye'de ayçiçeğinde bulunan M. phaseolina hastalığı ilk rapordur. Çalışmamızda, Macrophomina ve Fusarium izolatları arasındaki genetik çeşitliliği ve fenetik ilişkiyi belirlemek amacıyla, ilk kez, amplifiye edilmiş dizi bağlantılı polymorfizm (SRAP) kullanılmıştır. Sonuçlar, Türkiye ve Mısır'dan elde edilen M. phaseolina izolatlarının %60 genetik benzerlikle gruplandığını gösterirken Türkiye ve Mısır'dan elde edilen, F. oxysporum izolatlarının ise %75 genetik benzerlikle gruplandığını göstermiştir. Diger bir sonuç, SRAP markörlerinin, marköre dayalı seleksiyon çalışmaları ile Macrophomina ve Fusarium izolatları arasındaki genetik çeşitliliğin ölçülmesi çalışmaları için kullanılabilirliğidir. Sonuçlar, bazı ayçiçeği türlerinin kök boğazı hastalığına dirençli olduğunu, ancak türlerin büyük çoğunluğunun hastalığa duyarlı olduğunu göstermiştir. Sera koşullarında, biyolojik kontrol ajanlarının uygulanmasının bitki ölümünü büyük ölçüde azalttığı ve yaşayan bitki oranını arttırdığı görülmüştür. Bu biyolojik kontrol ajanları kök boğazı hastalığına karşı dayanıklılık elde etmede kullanılabilir.

Sunflower (Helianthus annuus L.), is a major oilseed in both Turkey and Egypt as well as worldwide, two of the most important diseases of sunflower are damping-off and charcoal-rot. Damping-off is caused by the following pathogenic fungi: Fusarium oxysporum, Fusarium verticillioides, Rhizoctonia solani and Macrophomina phaseolina. Charcoal-rot, on the other hand, is incited by the soil inhabiting fungus Macrophomina phaseolina. In this study we selected certain sunflower fields from Egypt and Turkey to collect the fungi associated with the roots of sunflower plants so as to isolate the causal pathogens of damping-off and charcoal-rot. The isolated fungi were able to infect sunflower plants under artificial infection and cause the symptoms of pre- and post- emergence damping-off as well as charcoal-rot. To our knowledge, this is the first report of M. phaseolina in sunflower in Turkey. We performed the first study with sequence related amplified polymorphism (SRAP) for an overview of genetic diversity and phenetic relationships present among the isolates of Macrophomina and Fusarium. Results showed that Turkish and Egyptian isolates of M. phaseolina were clustered together with a genetic similarity of 60%; similarly, Turkish and Egyptian isolates of F. oxysporum were clustered together with a genetic similarity of 75%. Results indicated that certain sunflower cultivars are resistant to charcoal-rot, but the most cultivars are susceptible. The application of biological control agents, under greenhouse conditions, significantly reduced plant mortality and increased surviving plants. These agents can readily be used to gain more resistance to charcoal-rot disease in sunflower.