Ayçiçeği mildiyösü (plasmopara helianthi novot)`nde hastalık oluşumu ve buna etkili faktörler üzerinde araştırmalar

Abstract

-138- 6. ÖZET Ayçiçeği Mildiyösü(Plasmopara he li ant hi. Uovot. ) nde Hastalık Oluşumu ve Buma Etkili Faktörler Üzerinde Araştırmalar Ayçiçeği, Türkiye' de önemli bir yağ bitkisidir.üreti len bitkisel yağların % 4-5,6' sini ayçiçeği yağı oluşturmak tadır. Son yıllarda ayçiçeği ekiliş alanlarında hızla geniş leme olmuş, ayçiçeği ekiliş alanı 1970' de 360.000 ha iken 1985 'de 643.000 ha' a çıkmıştır. Ayçiçeği üret iminde, diğer kültür bitkilerinde olduğu gibi çeşitli fungal hastalıklarla karşılaşılmaktadır. Bunlar içerisinde en önemlisi mildiyö(P.helianthi)dür. Hastalık ilk kez 1958 'de Adapazarı' nda görülmüştür. Günümüzde hemen hemen tüm ayçiçeği alanlarında rastlanmaktadır. uygun koşullarda ay çiçeği üretimini sınırlayıcı bir faktör olabilmektedir. Hastalığın toprak kaynaklı oluşu ve tohumla taşınması savaşımını güçleştirmektedir. Bitkiyi ilk dönemlerde yakalama sı durumunda verimde % 100 kayba neden olabilmektedir. Herhangibir konukçu-patojen ili skisinde, hastalık sü reci içinde oluşan etkileşimi hücre veya doku düzeyinde iz lemek, konukçunun nasıl savunduğunu anlamaya çalışmak ve buna bağlı olarak duyarlı ve dayanıklı çeşitleri birbirinden ayırt- etmek ve çevre faktörlerinin hastalık oluşumundaki rollerini ortaya koyabilmek bitki hastalıklarının kimyasal ve kültürel savaşımında yardımcı olabilecek bazı kriterleri saptamada ol dukça önemlidir.-139- Bu düşünceden yola çıkılarak, 1984-1987 yılları ara sında yürütülen bu çalışmada 72 ayçiçeği çeşidi ve hattının kontrollü koşullarda mildiyöye karşı reaksiyonu `belirlenmiş tir. Daha sonra dayanıklı olarak nitelendirilen çeşitler üze rinde bu reaksiyonu anlamaya yönelik gözlem ve testler yapıl mıştır.Ayrıç a etmenin konukçudaki gelişimi makroskopik ve mik- roskopik olarak incelenmiş, hastalık oluşumuna etkili faktör ler araştırılmıştır. Çalışmanın materyalini; Trakya, Marmara, Ege ve Karade niz Bölgelerinin ayçiçeği mildiyösü ile bulaşık alanlarından alman toprak örneklerinden izole edilen izolatlar,72 ayçiçe ği çeşidi ve hattı ile makro besin elementleri(N,P,K)oluştur- muştur. Denemelerin tümü plastik saksılarda(ll cm çaplı)yürü- tülmüş ve sterilize edilmiş aynı özellikteki toprak kullanıl mıştır.Tohumlar % 1 sodyum hipokloritte 5 dakika yüzey steri- lizasyonuna tabi tutulmuş, çeşme suyunda yıkanmış ve nemli ku rutma kağıtlarında çimlendirilmiştir. Çimlendirilen tohumlar distile suda hazırlanmış zoosporangium süspansiyonunda 18 C° de 6 saat süreyle tutulmuş tur. Ekimden sonra saksılar 40 w'lik fluoresans ampulleriyle aydınlatılan banklar üzerine yerleş tirilmiştir. I şık şiddeti yaklaşık 13.000 lux dü.Gün uzunluğu 14 saat, sıcaklık 20+2 C° idi.înokulum,Vniimk-8931 fideleri üzerinde korunmuştur. înfekteli 10 gün yaşlı fidelerin üzeri 18 C°'de plastik kaplı kafeslerle yaklaşık 20 saat örtülmüş tür.Bu koşullarda patojen kotiledonlarda bol sporulasyon o- luşturmaktadır..14-0- Hastalık şiddetinin değerlendirilmesinde, her bitki iki evrede(kotiledon evresinde ve dört yapraklı evrede)değer- lendirilmiş ve sonra her karakter için ortalama hastalık in deksi hesaplanmıştır. îzolatların kıyaslandığı denemede, izolatlarm yüksek virulansa sahip olduğu görülmüştür. Bununla beraber, iz ol ati ar arasında bazı farklılıklar bulunmaktadır. Çeşit reaksiyonlarının belirlenmesinde, çimlendirilen tohumlar 100.000 sporangium/ml süspansiyonu ile inokule edil miştir. Teste alman 72 çeşitten 17' si dayanıklı gruba girmiş- tir.Bunlar; Elia, Floram 305, Floram 60,Hyb.219/79/Gi,Hyb.l3/80, Mirasol,TTS-H-15, NS-H-17,NS-H-27,Primasol, Rodeo, Romsun-59, Romsun-90, Start, H-l,IS-7775 S ve IS-7116 çeşitleridir. Dayanıklı olarak nitelendirilen çeşitler üzerinde bu reaksiyonu anlamaya yönelik çalışmalarda; dayanıklı ve duyar lı çeşitlerde fungal gelişme incelenmiştir. Bitkilerin kök,hi- pokotil ve epikotil kısımları ayrılmış, dokus al çalışmalar için AFA karışımında 48 saat süreyle fikse edilmiştir. Daha sonra kesitler alınmış ve % 0,05 pamuk mavisi içeren laktofenolde boy anmış t ir. I şık mikroskopu altında,P. helianthi ' nin hif ve haustoriumları tanılanmıştır. Dayanıklı çeşitlerin tümünde kök ve hipokotil kesitlerinde miselyum ve oospora rastlanmıştır. Epikotil kesitlerinde ise fungal yapılar görülmemiştir.Duyar lı bitkilerde, patojen tüm bitkiyi kolonize etme eğiliminde olmuş tur. Dayanıklı bitkilerde hipokotil-gövde geçiş bölgesi (=diyafram)nin fungal yayılmaya karşı mekanik bir engel oluş turduğu görülmüştür.Böylece P. helianthi gövdenin üst kısımla rına asla ulaşamamıştır. Makroskopik gözlemlerde; kotiledonlar--14-1- da nekros is, zayıf sporulasyon oluşmuş veya hiçbir belirtiye rastlanmamıştır. D ayanıklı (Hyb. 219/79/Gi ) ve duyarlı (Vniimk-8931 ) Ç e- şitlerde fungal yayılma hızı,inokulasyondan 1,3,5,7,9,11,13, 15,17,19 ve 21 gün sonra yapılan mikroskopik gözlemlerle be lirlenmiştir. Karşılaştırmalı incelemeler, fungal gelişmenin dayanıklı çeşitte duyarlı çeşide oranla daha yavaş olduğunu göstermiştir. Duyarlı bitkilerde hem kortikal hem parankima dokularında, dayanıklı bitkilerde ise sadece kortikal dokular da hifsel gelişmeye rastlanmıştır. Dayanıklılıkta fitoaleksinlerin rol oynayıp oynama dıklarını belirlemek amacıyla, dayamklı(Hyb. 219/79/Gi) ve duyarlı (Vniimk-8931) bitkilerde fitoaleksin gözlemi de yapıl mıştır. Elde edilen verilerden dayanıklılığın fitoaleksinler- den kaynaklanmadığı sonucuna varılmıştır. Buradan, dayanıklı olarak saptadığımız çeşitlerde görünüşe göre, hastalık öncesi mevcut morfolojik özellik nedeniyle (diyafram) dayanıklılığın oluştuğu kanısına varılmıştır. Dayanıklı bitkilerin epikotilinde fungal yapılara rastlanmaması, hipokotillerinde ise fungal yapıların yer al ması hipokotil üzerinde yoğunlaşmamıza yol açmıştır.Duyarlı bitkilerin hipokotilinde hastalık belirtilerinin inokulum yo ğunluğuna bağlı olarak nasıl değiştiğini saptamak, farklı ino kulum yoğunluklarında inokulasyondan sonraki günlerde hipoko til içerisinde fungal yapıların nasıl bir gelişim gösterdik lerini ortaya koyabilmek ve bu arada minimum inokulum yoğun luğunu belirleyebilmek amacıyla hipokotilde makroskopik ve.142- mikroskopik gözlemler yapılmıştır. Hipokotilde oluşan belir tiler inokulum yoğunluğuna bağlı olarak değişmiştir. Yüksek inokulum yoğunluklarında oogonium ve oosporlar diğer inoku lum yoğunluklarına oranla daha önce oluşmuş tur. İnokulum yo ğunluğu düştükçe oogonium ve oosporların oluşmasıda gecikmiş tir. Genelde, oogoniumlar ve oosporlar hipokotil dokularında inokulasyondan 10 ile 15 gün içerisinde oluşmuştur. Hastalık şiddetinin inokulum niteliği ve niceliğine bağlı olarak nasıl değiştiğini ortaya koyabilmek için bir dizi deneme gerçekleştirilmiştir. Hastalık belirtilerinin bit kideki yansıması inokulum yoğunluğu ile çok yalcın ilişkili olmuştur.yüksek inokulum yoğunlukları çökertene yol açmıştır. Düşük inokulum yoğunlukları da latent infeksiyonlara ve yap raklarda nekrotik lekelere neden olmuştur. İnokulum. yoğunlu- ğu(zoosporangium) ile hastalık şiddeti arasında belirgin bir ilişki ortaya çıkmıştır. 3 zoosporangium/ml'dan az yoğunluk ta bile infeksiyonun gerçekleşmesi olasılığı bulunduğu gö rülmüş tür. 0 o spor yoğunluğu ile hastalık şiddeti arasında ise belirgin bir ilişki ortaya konamamıştır. Zoosporangium yoğunluğu ile kotiledonlardaki sporu- lasyon yoğunluğu arasında ilişki bulunmaktadır.Bitkilerin kotiledon yapraklarında oluşan sporulasyon uzaklaşsa bile, fungus aynı yaprakta doğurganlığını sürdürmektedir. înfekteli bitkilerin farklı zamanlarda toprağa ka rıştırılması ve bu topraklara yeniden ekim yapılması ilginç sonuçlar vermiştir. Hastalık, dokuları içerisinde oospor oluş tuktan sonra bitkilerin gömüldüğü topraklarda ortaya çıkmış--14-3- tır. Bulaşık topraklara birbiri ardısıra ekim yapılır ve her defasında bitki dokularında oospor oluşmadan bitkiler toprak tan uzaklaştırılırsa, topraktaki inokulum yoğunluğu düşmekte dir. Oospor taşıyan bitki artıklarının toprakta kalma sürele ri arttıkça, bu topraklara yapılan yeni ekimlerde hastalık şiddetinde giderek bir artma eğilimi olmuştur. Zoo spor angiuml arın çimlenmesi ve patojenisitesi üze rine besin elementleri (IT,P,K) ve bunların kombinasyonları nın etkisi olmamıştır.KH^ ve NO, formundaki azot, bitkilerin ayçiçeği mildiyösüne karşı davranışlarını farklı şekilde et kilemiştir. îTitrat formundaki azotta doz arttırıldıkça, hasta lık şiddeti artmış, amonyum formundaki azotta ise doz arttı rıldıkça hastalık şiddeti düşmüştür. Üre ve amonyum nitratta da dozun arttırılması hastalık şiddetini düşürmüştür. Potas yumun azotlu gübrelerle kombine edilerek verilmesi hastalık şiddetini belirgin şekilde geriletmiştir.

-144- 7. summary Studies on the Pathogenesis of the Sunflower Downy Mildew(plasmopara helianthi Novot.) and the Factors Effecting the Disease Severity Oil seed sunflower is of very importance plant in Turkey. 45, 6 % of total oil produced in Turkey is sunflower oil. The area sown sunflower has expanded from 360.000 ha in 1970 to 643.000 ha in 1985. Various diseases have been recorded on sunflowers. Downy mildew(p. helianthi Novot.) of them is a major problem. In 1958, this disease was recognized for the first time in Adapazarı. Nowadays, it may occur at a number of locations where sunflowers are grown. It can be a limiting factor to sunflower production with favorable climatic conditions. The pathogen is soil-borne and can also be carried by seed. So its control is difficult.If the fungus attacks the plants very early, i.e. at a period between seed germination and emergence, it can result in 100 percent of yield losses mostly. In the relation between the host and the pathogen, to follow the changes in the cell or tissue level during the pathogenesis, to understand how to behave the host, to deter mine the susceptible and resistant varieties and to reveal the effects of environmental factors on the disease develop ment are of very importance in finding some criteria to be-145- help for chemical and cultural measures of plant diseases. For this reason, in the present study carried out between the years of 1984-1987, first 72 cultivars and lines of sunflowers have been tested for reaction to downy mildew under controlled conditions. Then, it has been carried out the observations and the tests to understand the reactions of resistant cultivars. In addition to, the development of the pathogen in the susceptible sunflower seedlings has been ex amined macroscopically and microscopically, and the factors effecting the disease severity have been investigated. The materials of the study have been composed of iso lates obtained from the soils infested with downy mildew from Trakya, Marmara, Ege and Karadeniz Regions and 72 cultivars and lines and macro nutrient elements(N,P,K). All experiments have been carried out in plastic pots (11 cm diameter) and sterilized soil has been used. Seeds are surface-sterilized; for 5 min in 1 % sodium hypochlorite, washed in tap water and germinated on moist filter paper. Germinated seeds are immersed in suspension of zoosporangia in distilled water, at 18 C for 6 h. After planting, pots are placed on benches illuminated with 40 w fluorescent tubes. Light inten sity is about 15.000 lux. Day lenght is 14 h and temperature is 20+2 C°. Inoculum is maintained on Vniimk-8931 seedlings. Ten day old infected seedlings are covered with plastic bags at 18 0° for about 20 h. Under these sporulates profusely on cotyledons. at 18 0 for about 20 h. Under these conditions, the pathogen-146- In the evaluation of the severity of the disease, ev ery plant has been scored at two times (at cotyledonary and four-leaf stages) and then an average disease index per treat ment has been calculated. in the experiment that the isolates are compared, it is observed that the isolates have showed high virulence. However, there are some differences among them. In the determination of the reactions of the culti- vars and lines of sunflowers; the germinated seeds are im mersed in a suspension of 100.000 sporangia/ml in distilled water. 17 cultivars out of 72 are in the resistant group. These are Elia, Floram 305, Floram 60, Hyb.219/79/Gi,Hyb. 13/80, Mirasol,NS-H-15,NS-H-17,NS-H-27,Primasol, Rodeo,Romsun-90, Romsun-59, Start, H-l,IS-7775 S and IS-7H6. To understand the reactions of the resistant culti vars, fungal development in sunflower seedlings resistant and susceptible to P.helianthi has been examined. The root,hypo- cotyl and epicotyl pieces of them are fixed in formal- acetic- alcohol(FAA) mixture for 48 h for histological work. Free hand sections from the fixed material are stained with 0,05 percent cotton blue in lactophenol.Under light microscope it is recognized the hyphae and haustoria of P. helianthi. There are mycelium and oospor in the sections of the root and hypo- cotyl of all resistant cultivars, but no fungal structures in the sections of the epicotyl. In the susceptible seedlings, the pathogen tends to colonize the whole plant. In the resis tant cultivars, it is seen that the hypocotyl-st em` transition`-147- (diaphragm) has served as a mechanical barrier to fungal spread and thus P.helianthi never reaches the upper stem tis sues, i.e. the epicotyl of these seedlings. With the macrosco pic observations, there are necrosis and sparse sporulation on cotyledons or no symptoms on them. Fungal spread rate in resistant (Hyb.219/79/Gi) and susceptible(Vniimk-8931) seedlings has been determined mic roscopically 1,3,5, 7 »9, 11,13,15,17 »19 and 21 days after ino culation. Comparative studies show that fungal development is more slowly in the resistant seedling than the susceptible one. In the susceptible seedlings, fungal hyphae is present in both cortical and parenchyma tissues. In the resistant seed lings, fungus invades the cortex only. To find whether phytoalexins play a role in downy mildew resistance, they have been also examined in the resis tant (Hyb.219/79/Gi) and susceptible(Vniimk-8931) seedlings. From data obtained, it is understood that they are not play any role in the resistance. Therefore, these results indicate that the diaphragm plays a role in the resistance, particular ly to systemic development of the pathogen. The fact that fungal structures are present in the hypocotyl but not in the epicotyl of the resistant seedlings have led us on examining the hypocotyl. To detect the changes on the hypocotyl of susceptible seedlings depending on ino culum concentration, to find the alterations on the fungal structures in the hypocotyl tissues on the days after inocu lation by the different concentrations and to determine the-14-8- minimum inoculum concentration, hypocotyl has `been observed macroscopically and microscopically. Symptoms on the hypocotyl varry depending on the inoculum concentrations. With the high inoculum concentrations, oogonia and oospores form earlier than the others. When the inoculum concentration decreases, oogonia and oospores form later. In general, they form in the hypocotyl tissues in 10 and 15 days after inoculation. To reveal how to change the disease severity depending on quantitative and qualitative of inoculum, the experiments have been carried out. There is a close relation between the disease symptoms and the inoculum concentrations. High inocu lum concentrations cause damping off on the seedlings. Low inoculum concentrations lead to latent infections and necro sis on leaves. It is found that there is marked relation between the disease severity and inoculum concentration zoosporangia). Inoculum concentration less than 3 zoo sporangia/ml may cause infection.lt can not be determined that there is a relation between the oospores concentrations and the disease severity. There is a relation between the zoosporangia concent ration and sporulation on the cotyledons. Even if spores are removed, sporulation continues on the same cotyledons. When the infected seedlings are mixed into soil and seeds are sown into the same soil, the results obtained are interesting. The disease occure on the plants in the soil where the seedlings with oospores are mixed. If successive sowings are done into infested soil and if the seedlings are-149- removed before oospores form in it, inoculum density decrease in the soil. The longer persistence of plant debris with oospo res in the soil the higher disease severity. Nutrient elements(N,p,K) and their combinations are not effective on the germination of zoosporangia and their pathogenicity. Effects of NH^-N and NOT-N on the behaviour of the plants to F.helianthi are different. As the dose of NO^-N is increased, the disease severity increase. As the dose of Nfît-N is increased, the disease severity decrease. In addition, as the doses of the urea and ammonium-nitrate are also increa sed the disease severity decrease. The comoinations of N and K fertilizers decrease the disease severity markedly.