Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Verticillium longisporum is one of the most damaging fungal plant pathogens by causing stem striping disease in oilseed rape production. There are no effective fungicides available, and the management of the pathogen focuses on plant breeding and crop rotation. Verticillium longisporum
is a hybrid combining the genomes of two different ancestors. One of these ancestors is Verticillium
dahliae which is a plant pathogen in many cultivated species but not necessarily in Brassica napus.
Verticillium longisporum is mainly a plant pathogen in B. napus. The pathogen is soilborne and forms sclerotia that can survive in the soil for many years. The lifecycle is monocyclic and begins with infection of the roots. The pathogen enters the vascular system to further colonize the plant. Symptoms develop late in the growing season. They are often visible as bronze-colored stripes on the stem. Stem striping disease causes yield losses and prematurity of the infected plants. The aim of this study was to examine 15 oilseed rape cultivars and their tolerance to V. longisporum.
The ultimate goal was not only to investigate which cultivars were more tolerant than the others, and to determine the reason. Fourteen of the cultivars were modern autumn-sown hybrids, while one was an old spring-sown cultivar from 1983 and used as a reference. The research questions focused on cultivar differences in tolerance and the possible effect of root morphological traits on tolerance
to V. longisporum. Several methods were used to answer to the research questions. Pot experiments with root-dip inoculation were carried out to evaluate cultivar tolerance to two V. longisporum isolates (S22 and S31), both originating from Östergötland, Sweden. Inoculation was carried out two weeks after seed germination at growth stage (BBCH) 12, and symptoms and biomass were measured four weeks after inoculation. To study root architecture, the cultivars were grown in gelbased growth medium for 10 days. Plants were scanned and analyzed using a root image analysis
tool.
The results showed significant biomass reductions in general with one isolate being significantly more virulent than the other. The S22 isolate caused significant biomass reductions in all cultivars tested. The old reference cultivar Hanna stood out as more susceptible to the S31 isolate compared
to all other cultivars. Cultivars Commodore, Credo, DK Expat, LG Adapt, LG Armada, Triathlon and Janosh showed possible tolerance to mild infection with S31. Biomass reductions did not correlate between the two isolate treatments. Plant symptoms such as dead leaves did not correlate with biomass reductions. When the two isolates were combined, Hanna and LG Armada showed significantly more symptoms than DK Exentric and Triathlon. Root architecture trials showed differences in morphological traits between cultivars. A possible correlation was found between
biomass reduction and root architecture. The less virulent isolate was correlated with the total root length. Cultivars with larger total root lengths had less biomass reduction, indicating that a larger root system resulted in more tolerant cultivars. Root morphology may therefore have an effect on mild V. longisporum infection.

Kransmögel är idag en av de mest allvarliga svampsjukdomarna i svensk rapsodling. Likt klumprotsjuka finns ingen direkt bekämpningsmetod för svampen, bekämpning av kransmögel
förlitar sig huvudsakligen på god växtföljd och sortmaterial. Tidigare har kransmögel enkom
varit ett svenskt problem och forskningsämne. Allteftersom svampen förekommer mer och mer i rapsodling internationellt har även andra fått upp ögonen för problemet. Det har gått 55 år sedan Göran Kroeker först beskrev sjukdomen orsakad av patogenen Verticillium longisporum. Han kallade fenomenet vissnesjuka. Idag kallar vi det kransmögel.
Han beskrev symptomen som synliga först sent i grödans utveckling. Vanligt är att endast ena sidan av stjälken vissnar av från roten och upp medan resterande del av stjälken förblir frisk. Bladen vissnar också och faller till marken i förtid. När fältet sedan är tröskat förblir vilsporer av svampen kvar i fältet, där de kan överleva i tiotals år. Vissa ogräsarter är även potentiella
värdar för svampen när inte raps odlas. När det sedan är dags att odla raps nästa gång på fältet ligger vilsporerna redo att angripa och uppförökas. Det må ha gått 55 år sedan de första problemen med kransmögel uppmärksammades, men än så länge gäckar den fortfarande svensk rapsodling.
En större sortprovning genomfördes 2025 i ett fältförsök i Östergötland med fokus på kransmögel. Parallellt har samma sorter testats i växthus och laboratorium på SLU Ultuna i det här examensarbetet. Arbetet har syftat till att under kontrollerade förhållanden jämföra utvalda rapssorter sida vid sida. Hypotesen var att rotsystemets utseende - dess morfologi - har en påverkan på mottagligheten. Hypotesen bygger på att rapssorter som har en rotutveckling som
premierar sidorötter framför pålrot får värre symptom.
För att testa hypotesen användes två tillvägagångsätt. Sorterna odlades i krukor där två olika inokuleringar med Verticillium jämfördes mot en frisk kontroll. Inokuleringen av plantorna gjordes genom att rötterna doppades vid två-örtbladsstadiet i en bestämd koncentration av svampsporer i vattenlösning. Inokulering betyder att man artificiellt utsätter en planta för en patogen. På så vis får alla sorter samma behandling. De två behandlingarna bestod av isolat av
V. longisporum tagna från två fält i Östergötland. Isolaten kan man likna vid två olika individer men som genom sin geografiska närhet bör dela många egenskaper. Eller så kan man i alla fall tycka. Det ena isolatet, kallat S22, kommer från närheten av Fågelsta, det andra är S31 och kommer från ett fält nära Vadstena. Exakt vilka fält som proverna kommer från är inte känt. Avståndet mellan de två tätorterna är dock endast 8 kilometer fågelvägen, något som kommer
visa sig vara intressant.

För att undersöka rötternas morfologi användes en annan metod. För rotstudierna odlades sorterna på en agarplatta, en nästan genomskinlig odlingsgel. Denna metod har bevisats ge rotutveckling som speglar den i jord. Metoden uppfyller kravet på att kunna jämföra rapssorterna utifrån deras genetiska egenskaper och inte miljömässiga variationer. Rötterna skannades senare och analyserades i ett dataprogram för att mäta rotlängd och räkna antalet rötter.

Försöken i växthus visade stora skillnader mellan isolaten S22 och S31. Fyra veckor efter
inokulering med S22 hade den behandlade rapsen cirka 50–80 procent lägre biomassa jämfört
med frisk kontroll. För isolatet S31 var denna förlust endast cirka 5–30 procent. Dessa förluster
går inte att översätta direkt till skördeförlust i fält. Det de visar är att kransmögel kan påverka
en gröda i väldigt olika omfattning, detta på små geografiska avstånd. I laboratoriestudierna
användes även en gammal vårrapssort från 80-talet framtagen av W. Weibull AB: Hanna.
Sorten inkluderades för att den i forskningssammanhang ofta används och är uppskattad. Den
gav också en givande insikt till försöket, även om jämförelsen mot de moderna hybrid
höstrapssorterna är lite som att jämföra äpplen och päron. Sorten Hannas motståndskraft mot
kransmögel var inte sämre för S22 än de moderna sorterna. För S31 visade den sig dock mycket
sämre i jämförelse med moderna sorter. De moderna sorterna har alltså resistensegenskaper
som Hanna saknar för en typ av kransmögel men inte till den andra. Fler svar ger tyvärr inte
denna studie på detta.
Till de grundläggande frågeställningarna: Vilka sorter stod sig bäst mot kransmögel och finns
det en korrelation med rötternas morfologi? Försöken i växthus visade på små sortskillnader,
det fanns knappt några signifikanta skillnader. Endast den gamla sorten Hanna stack ut för S31
som mycket mer mottaglig för kransmögel. Commodore, Credo, DK Expat, LG Adapt, LG
Armada, Triathlon och Janosh hade ingen signifikant reduktion av biomassa inokulerade med
S31, de påvisade alltså en möjlig tolerans vid milda angrepp. Symptomen av sjukdomen på
plantorna räknat som döda blad korrelerade inte med förlusten av biomassa. Sorterna som
visade mest symptom var LG Armada och den gamla sorten Hanna hopräknat för både S22 och
S31. De sorterna som visade minst symptom var Triathlon och DK Exentric.
Rotstudierna visade att det fanns skillnader mellan sorterna och att vissa sorter allokerade mer
på sidorötter än pålrot. Det fanns alltså inget samband mellan längden på sidorötterna och
längden på pålroten mellan sorterna. Att vissa sorter hade mer sidorötter berodde alltså inte på
att de hade ett större rotsystem överlag. Försöket i växthus visade endast på ett svagt potentiellt samband mellan rotsystemets morfologi och mottagligheten av kransmögel. Sambandet var mellan rotsystemets totala storlek och angreppet av isolatet S31. Det var dock ett stort rotsystem som gav till fördel att ge hög tolerans mot V. longisporum. Fler sorter hade dock behövts testas för att ge säkrare resultat. Att det inte fanns tydliga samband mellan sidorötter och mottaglighet är till fördel för framtida förädling. Tidigare sortstudier har nämligen visat att rapssorter med mer sidorötter har högre skördepotential.
Sammanfattningsvis visade arbetet att det ännu finns mycket att studera om V. longisporum och kransmögel som den orsakar i raps. Arbetet visar att skördeförluster av kransmögel kan slå
väldigt olika beroende på patogenens genetik. Populationerna av V. longisporum som finns i fält kan vara väldigt olika varandra. Detta försvårar också potentiellt framtida resistensförädling då patogenen är väldigt diversifierad. Problemet bottnar också i att det inte finns någon
rapsförädlare i Sverige som ser till våra populationer av V. longisporum främst i sin resistensförädling.