Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

The fungus Alternaria solani and the oomycete Phytophthora infestans are two pathogens that are responsible for substantial yield losses in potato production worldwide. The main strategy to combat them is repeated applications of fungicides during the whole cultivation period. An approach that results in over one-fifth of all the fungicides used in Swedish agriculture being applied in potato cultivation, even though potato crops occupy only 1 % of the farmland in the country. Ecological and economical gains are therefore possible if integrated pest management approaches could contribute to the reduced use of fungicides.
Measuring differences in concentrations of fungal spores in the air has previously been suggested to be used as a forecasting method to optimize the applications of control measures against fungal infections. This project, therefore, aimed to investigate if it is possible to, using air samples collected with Burkard spore traps, measure the difference between concentrations of spores in the air surrounding potato fields. Such data could be correlated to disease outbreaks caused by A. solani and P. infestans. This was performed by extracting genomic DNA from air samples collected from variouse potato fields and from controlled conditions. The extracted DNA was then used in Polymerase Chain Reactions (PCR) with various universal and species-specific primer pairs. Many of the analysed samples contained fungal and plant material, whilst DNA from animals in the Metazoan divison was only found in a single sample. The presence of A. solani was detected in a vast majority of the samples with fungal DNA, while P. infestans was not found in any. Measuring the changes in concentration of spores in the air was not possible to perform as attempted using qPCR, due to unknown contamination.
The successful collection of the A. solani indicates that the applied method might have the potential to be used to measure concentrations of spores in the air. However, further improvements in the DNA extraction, the air sampling, as well as the implementation of alternative methods to measure the concentrations, might be of interest in future studies to collect contamination-free samples that could be quantified using qPCR.

Svampen Alternaria solani och oomyceten Phytophthora infestans är två av de mest förödande skadegörarna potatisodlingar världen över. I dagsläget är upprepade appliceringar av fungicider under hela odlingssäsongen den primära bekämpningsmetoden för att minimera skadeverkan från de två patogenerna. Detta har bidragit till att en femtedel av alla fungicider som används inom det svenska jordbruket appliceras i potatisodlingar, även fast de bara ockuperar 1% av odlingsarealerna. Implementeringen av effektivare strategier inom integrerat växtskydd som främjar till minskad användning av bekämpningsmedel mot svampsjukdomar har därför potential att bidra med både ekonomiska och ekologiska fördelar.
En möjlig metod som tidigare lyfts fram som ett sätt att effektivisera appliceringen utav fungicider är att mäta förändringen av svampsporskoncentrationen i luften. Målsättningen med detta arbete har därför varit att utreda ifall det går att, med hjälp av luftprover insamlade med Burkards sporfällor, mäta förekomsten av svampsporer i luften kring potatisfält. Nästa steg var att sedan att försöka korrelera den insamlade datan till den inraporterade förekomsten av A. solani och P. infestans inom de odlingarna fällorna varit placerade i. Detta genomfördes genom att extrahera DNA från flertalet olika potatisfält, samt prover insamlade i en kontrollerad miljö, och sedan använda det tillsammans med olika universella och artspecifika primer par i en polymeraskedjereaktion (PCR). Flera utav de analyserade proverna innehöll svamp- och växtmaterial, medan DNA från djur enbart identifierades i ett utav proverna. A. solani var identifierad i majoriteten utav de prover där också svamp-DNA hade detekterats, medan P. infestans inte var identifierat i något prov. Förekomsten utav en okänd kontaminering hindrade mätningar med qPCR.
Att insamlandet utav A. solani lyckades indikerar att den utförda metoden har potential att, efter ytterligare justeringar, användas för att mäta koncentrationen av sporer i luften. För att detta ska vara möjligt är det dock utav intresse att ytterligare förbättringar av metoden för DNA extrahering, insamlandet av prover samt användandet utav andra metoder för kvantifiering. Dessa förbättringar skulle
Sammanfattning
möjligtvis kunna bidraga till insamlandet av prover fria från kontaminering som kan kvantifieras med hjälp av qPCR.