Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Stem rust, caused by Puccinia graminis f. sp. tritici (Pgt), is a re-emerging major threat to wheat production. This study examined the effects of co-infection of four different Pgt races on wheat and the possibility to develop a method for image analysis of disease severity. Four Pgt isolates, sampled in Uppland in Sweden 2017, with different virulence gene complexity, were inoculated alone and in combinations on susceptible and resistant wheat varieties. Disease severity was assessed with manual ocular scoring and Naïve-Bayes machine learning image analysis from PlantCV.
Results showed that less complex isolates, particularly SE279a_17, caused earlier and more severe symptoms than more complex isolates, suggesting a fitness cost following a higher number of virulence genes. Co-infection did not consistently increase disease severity, indicating complex interactions between races.
This study shows that high virulence gene complexity alone does not predict aggressiveness, highlighting the importance of host-pathogen interactions. In addition, the method image analysis provided accurate disease assessment, and offers a tool to screen for rust resistance in both research and for breeding purposes.

Svartrost, som orsakas av Puccinia graminis f.sp tritici (Pgt), är på väg att återigen bli ett allvarligt problem inom veteproduktionen. Denna studie undersöker effekten av kombinerad infektion av fyra olika Pgt raser på vete samt möjligheten att utveckla en metod för bildanalys av sjukdomsangrepp. Fyra Pgt isolat, insamlade i Uppland 2017, med olika komplexitet av virulensgener, inokulerades ensamma och i kombination med varandra på mottagliga och toleranta vetesorter. Angreppen bedömdes både okulärt och med hjälp av Naïve-Bayes maskininlärning bildanalys från PlantCV.
Resultaten visade att mindre komplexa isolat, särskilt SE279a_17, orsakade tidigare och allvarligare symptom än isolat med högre komplexitet. Detta antyder att det finns en metabolisk kostnad för patogenen att bära på flera virulensgener. Kombinerad infektion gav inte konsekvent större angrepp, vilket indikerar att det finns en komplex interaktion mellan raserna.
Denna studie visar att enbart hög komplexitet av virulensgener inte räcker för att förutse aggressivitet och påvisar vikten av interaktionen mellan värden och patogenen. Bildanalys gav en säker bedömning av symptomen för sjukdomen och är ett verktyg för framtida resistensforskning och växtförädling.