Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

The pathogenic fungus Rhizoctonia solani causes major economic losses for potato producers in Sweden. The producers, as well as advisors, have reported possible increases in severity of R. solani when free-living plant parasitic nematodes are present and active. There are several examples in the literature of interactions between pathogens where one, or both species, support or increase the damage made by the other organism. These complexes are important to investigate and to be able to forecast, since even low incidences of fungi or nematodes may result in an interaction of significance. The aim of this study was to investigate possible interactions between two different nematodes and the fungus R. solani under field conditions. The nematodes were root-lesion (Pratylenchus spp.) and stubby-root nematodes (Trichodoridae). The hypothesis was that there is spatial correlation in the distribution of free-living nematodes and the severity of stem canker caused by R. solani. A greater severity of stem canker is related to higher numbers of nematodes. Nematodes in the genus Globodera were also included after finding high numbers of these cyst nematode juveniles in the samples. The study was limited to sampling of eight potato fields with observed outbreaks of damping off in the northern part of the county of Östergötland, located in the middle part of Sweden. Both soil sampling and grading of stem canker were performed at a gradient starting from the center of the patch. The nematodes were first extracted and then identified and counted in the suspension from each extraction under high magnification. There was no difference in the number of nematodes within the fields (middle of the patch, at the border, close to healthy plants and the control) for any of the investigated nematodes. The severity of R. solani was greater on plants graded in the middle of the patches compared to those in the margins. The interaction between Trichodoridae and R. solani, as well as the interaction between Globodera spp. and R. solani, were both significant. There was no observed connection between Pratylenchus spp. and R. solani in this field study. These results partly confirm what potato producers and advisors have observed and will hopefully give them useful information for future decisions of appropriate management methods. Future work to untangle the mechanisms behind the interactions is needed.

POPULÄRVETENSKAPLIG SAMMANFATTNING

Rhizoctonia solani är en svamp som orsakar stora skördeförluster inom den svenska potatisproduktionen. Svampen angriper potatisplantans underjordiska delar och syns där som groddbränna på stjälkar och stoloner samt som lackskorv, elefanthud, deformationer och/eller dry core på potatisknölarna. Rådgivare och lantbrukare har på olika håll i Sverige observerat vad de tycker verkar vara ett samband mellan svampen R. solani och frilevande växtparasitära nematoder. Tidiga undersökningar pekar på att speciellt rotsårsnematoder (Pratylenchus spp.) och stubbrotsnematoder (Trichodoridae) verkar vara inblandade. Det finns ett antal litteraturgenomgångar som behandlar samband mellan organismer där den ena, eller båda, förstärker skadan som den andra orsakar. Matematiskt kan detta beskrivas som att ett plus ett är större än två. Detta fenomen är viktigt att undersöka och kunna förutsäga eftersom till och med små mängder av exempelvis svamp eller nematod då kan leda till att plantorna blir såpass sjuka att konsekvensen blir betydande ekonomiska förluster för lantbrukaren. En större kännedom om orsak och verkan behövs för att kunna ta beslut om och utveckla nya kontrollstrategier. För insamlandet av kunskap är det speciellt viktigt med fältexperiment, eftersom de täcker den komplexitet som finns ute i våra fält på ett helt annat sätt än under kontrollerade former i växthusförsök. Denna studie går därför ut på att i fält undersöka möjliga interaktioner mellan olika nematoder och graden av groddbränna orsakad av R. solani. Dessa nematoder var i början endast rotsårs- och stubbrotsnematoder men undersökningen vidgades senare till att även inkludera potatiscystnematoder. Detta gjordes eftersom dessa nematoder hittades i stora mängder i de prover som togs. De fält som ingår i studien ligger i norra Östergötland och hade fläckvis dålig uppkomst under försommaren 2014. I och runt sådana fläckar graderades plantor med avseende på groddbränna och jordprover samlades in för att senare bestämma antalet nematoder däri. Resultat från denna studie visar att det finns ett samband mellan stubbrotsnematoder och groddbränna, samt potatiscystnematoder och groddbränna. Däremot hittades inget samband mellan rotsårsnematoder och groddbränna. Bakomliggande orsaker till de visade sambanden kan exempelvis vara att nematoderna skapar inkörsportar för svampen eller att nematoderna förändrar rötternas utseende och tillväxt på ett sådant sätt att svampen får mer tid att angripa eller lättare kommer i kontakt med plantan. Nematoderna kan också haft möjlighet att minska eller förändra det immunförsvar som plantan har eller skapat fysiologiska förändringar, såsom att förändra celler inuti plantan. De här exemplen är hämtade från litteraturen, men mer forskning behövs för att reda ut vilka faktorer som har störst betydelse i just de interaktioner som hittades i den här studien.