Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen Academiejaar 2013 - 2014 Karakterisering, pathogeniteit en chemische bestrijding van Rhizoctonia spp. Sofie Venneman Promotor: Prof. dr. ir. Geert Haesaert Copromotoren: Dr. ir. Kris Audenaert & Dr. Betty Heremans Masterproef voorgedragen tot het behalen van de graad van Master of Science in de biowetenschappen: landbouwkunde Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen Academiejaar 2013 - 2014 Karakterisering, pathogeniteit en chemische bestrijding van Rhizoctonia spp. Sofie Venneman Promotor: Prof. dr. ir. Geert Haesaert Copromotoren: Dr. ir. Kris Audenaert & Dr. Betty Heremans Masterproef voorgedragen tot het behalen van de graad van Master of Science in de biowetenschappen: landbouwkunde “De auteur en de promotor geven de toelating deze scriptie voor consultatie beschikbaar te stellen en delen van de scriptie te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting de bron uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit deze scriptie.” Woord vooraf Het schrijven van een thesis is een hele opgave. Ik heb ondervonden dat het heel wat tijd, energie en vooral geduld vraagt. Gelukkig kon ik gedurende deze periode rekenen op de steun van enkele mensen. Deze mensen wil ik enorm bedanken want zonder hen was deze thesis er waarschijnlijk nooit geweest. Vooreerst wil ik mijn promotor Prof. dr. ir. Geert Haesaert bedanken die me de kans gegeven heeft dit onderzoek te doen en bij wie ik steeds terecht kon met al mijn vragen. Ook aan copromotor Dr. Betty Heremans dankuwel voor de begeleiding en het nalezen van mijn thesis. Het voorbije jaar was het labo bijna mijn tweede thuis en ook hier kreeg ik veel hulp. Daarom een woord van dank aan het personeel van de proefhoeve te Bottelare, in het bijzonder Bart Pycke, Jasper Carrette en Kevin Dewitte. Jullie hebben mij vooral gedurende de moeilijke eerste maanden veel bijgeleerd en geholpen met het labowerk. Natuurlijk ook een welgemeende merci aan het personeel in de labo’s op campus Schoonmeersen. Verder wil ik het bedrijf Syngenta nog bedanken voor het mogelijk maken van dit onderzoek en het leveren van het product. Eveneens een bijzonder woord van dank aan de persoon zonder wie het praktisch werk van deze thesis niet mogelijk was, namelijk Dr. ir. Kris Audenaert. Ondanks zijn drukke agenda stond hij steeds klaar om mij te begeleiden. Dankzij hem heb ik heel veel zaken bijgeleerd over moleculaire analyse technieken en plant pathologie, maar ook over microscopie en statistiek. Al deze kennis zal zeker ook in mijn verdere carrière te pas komen. Om af te sluiten wil ik natuurlijk ook mijn vrienden en familie bedanken en vooral mijn zus Jolien. Ik kon steeds op haar rekenen indien ik vragen had of met een probleem zat, ook stond ze steeds klaar om te luisteren naar mijn gezaag als het even lastig werd. Sofie Venneman Melle, juni 2014 Abstract Rhizoctonia disease is caused by the common soil-borne pathogenic fungi belonging to the genus Rhizoctonia. This genus represents some of the most economically important plant pathogenic fungi in agricultural and horticultural crops. The main fungus is Rhizoctonia solani, which consists of 13 different anastomosis groups (AG), each having its specific host plants. This implies that the host range of Rhizoctonia spp. is very wide and consists of a large number of crops, sugar beet and potatoes in particular. However recently, the disease in cereals is also an emerging problem. The first part of this study describes the diversity of Rhizoctonia in agricultural crops throughout Flanders. The main focus was wheat, but also samples from potatoes, sugar beet and maize were examined. The sequencing results show that only 7.5 % of the isolated fungi belong to the genus Rhizoctonia. The second aim was to examine the sensitivity of wheat in relation to the various Rhizoctonia isolates using germination tests. First, the results show that isolates belonging to the same anastomosis group sometimes differ significantly in their aggressiveness towards wheat. Further, isolates 1 and 9 -both AG 4 HG I- have a strong negative influence on the germination and growth of wheat, which was also the case for the binucleate Rhizoctonia isolate 14 AG F. However, isolate 6 (AG 4 HG II) and isolates 7 and 11 (both AG 2-1) do not appear to be aggressive. Finally, the sensitivity of a selection of isolates to the active substance sedaxane was tested. This fungicide was tested in three doses, 1, 2 and 4 liters sedaxane per ton of seed. In general, the seed treatment with sedaxane has a positive effect on various germination parameters, being germination percentage, number of roots, root length, root infection, hypocotyl length and hypocotyl infection. This positive effect is most distinct for the aggressive isolates and for the parameter root damage, which is very important for a good germination and development. Concerning the dose of the active substance sedaxane, the usual dose of 2 liters per ton appears to be most suited. Keywords : Rhizoctonia solani AG 4 HG I, AG 4 HG II, AG 3, AG 5, AG 1 - 1C, AG 2-1, AG F, R. oryzae, R. cerealis, anastomosis group, sedaxane Samenvatting Rhizoctonia-ziekte wordt veroorzaakt door de vaak voorkomende bodemgebonden pathogene schimmels die behoren tot het genus Rhizoctonia. Dit genus vertegenwoordigt een aantal van de economisch belangrijkste plant pathogene schimmels die wereldwijd verspreid zijn in de intensieve land- en tuinbouwteelt. Het genus Rhizoctonia, met als belangrijkste vertegenwoordiger Rhizoctonia solani, bestaat uit verschillende anastomosegroepen en elke groep heeft zijn specifieke waardplanten. De waardplantenreeks van Rhizoctonia spp. is dus zeer breed en bestaat uit een groot aantal akkerbouwgewassen, zoals vooral aardappelen en suikerbiet. Maar ook in granen duiken er de laatste jaren steeds meer problemen op met Rhizoctonia. Het eerste luik van dit onderzoek bestond uit het in kaart brengen van de diversiteit van Rhizoctonia in landbouwgewassen verspreid over Vlaanderen. Hierbij werd vooral gefocust op tarwe, maar ook stalen afkomstig van aardappelen, suikerbieten en maïs werden onderzocht. Hieruit blijkt dat slechts een percentage van 7,5 % van de gesequeneerde isolaten tot het genus Rhizoctonia behoort en de bodemschimmel dus niet veel aanwezig is. In het tweede deel werd vervolgens nagegaan wat de gevoeligheid is van tarwe t.o.v. de verschillende Rhizoctonia isolaten m.b.v. kiemingstesten. Vooreerst kon men uit bovenstaande proeven afleiden dat isolaten die behoren tot dezelfde anastomosegroep soms significant van elkaar verschillen. Verder blijken isolaten 1 en 9 -beide AG 4 HG I- een sterk negatieve invloed te hebben op de kieming en ontwikkeling van tarwe en hetzelfde geldt voor het binucleate Rhizoctonia isolaat 14, AG F. Isolaat 6 (AG 4 HG II) en isolaten 7 en 11 (beide AG 2 – 1) blijken daarentegen niet agressief te zijn. Tot slot werd voor een selectie van de isolaten de gevoeligheid aan de actieve stof sedaxane nagegaan. Deze fungicide werd getest in drie dosissen, namelijk 1,2 en 4 liter sedaxane per ton zaad. Men kan in het algemeen besluiten dat de zaadontsmetting een positief effect heeft op de verschillende parameters, namelijk kieming, het aantal wortels, de wortellengte, de wortelaantasting en de hypocotyllengte en – aantasting. Dit positief effect is het meest uitgesproken bij de isolaten die agressief zijn op tarwe en voor de parameter wortelaantasting, wat zeer belangrijk is voor een goede opkomst en ontwikkeling. Wat de dosis van de actieve stof sedaxane betreft, komt de gangbare dosis 2 liter per ton als beste naar voor. Kernwoorden: Rhizoctonia solani, AG 4 HG I, AG 4 HG II, AG 3, AG 5, AG 1 – 1C, AG 2 – 1, AG F, R. oryzae, R. cerealis, anastomosegroep, sedaxane Inhoudsopgave Woord vooraf ............................................................................................................ 5 Abstract ..................................................................................................................... 6 Samenvatting ............................................................................................................ 7 Inhoudsopgave ......................................................................................................... 8 Lijst met figuren ...................................................................................................... 11 Lijst met tabellen .................................................................................................... 12 Inleiding ................................................................................................................... 13 HOOFDSTUK 1: Literatuurstudie .......................................................................... 14 1. Algemene kenmerken van Rhizoctonia ............................................................. 14 1.1 Rhizoctonia solani ....................................................................................... 15 2. Taxonomie......................................................................................................... 16 3. Anastomosegroepen, waardplanten en identificatie .......................................... 17 3.1 Identificatie van R. solani anastomosegroepen ........................................... 20 4. Ziektecyclus R. solani ........................................................................................ 21 5. Rhizoctonia-plant interacties ............................................................................. 22 6. 7. 5.1 Penetratiemechanismen schimmel .............................................................. 22 5.2 Afweerreactie plant ...................................................................................... 23 5.3 Symptomen in belangrijkste gewassen ....................................................... 23 5.3.1 Tarwe .................................................................................................... 23 5.3.2 Maïs ...................................................................................................... 24 5.3.3 Bieten .................................................................................................... 25 5.3.4 Aardappelen.......................................................................................... 26 Invloedsfactoren op de aantasting door Rhizoctonia spp. ................................. 27 6.1 Plant en pathogeen ..................................................................................... 27 6.2 Omgevingsfactoren ..................................................................................... 28 6.2.1 Klimaat .................................................................................................. 28 6.2.2 Bodemeigenschappen .......................................................................... 28 Geïntegreerde controle van Rhizoctonia spp. ................................................... 31 7.1 Preventie ..................................................................................................... 31 7.1.1 7.2 Vruchtwisseling ..................................................................................... 31 Biologische bestrijding m.b.v. micro-organismen......................................... 32 7.2.1 Trichoderma spp. en Penicillium spp. ................................................... 32 7.2.2 Arbusculaire mycorrhiza ....................................................................... 33 7.2.3 Pseudomonas bacteriën ....................................................................... 34 7.3 Invloed van organisch materiaal .................................................................. 35 8 7.3.1 Compost................................................................................................ 35 7.3.2 Brassicaceae plantenresten .................................................................. 35 7.3.3 Lignine .................................................................................................. 36 7.4 Resistente rassen ........................................................................................ 36 7.5 Chemische bestrijding ................................................................................. 36 7.5.1 Sedaxane .............................................................................................. 37 HOOFDSTUK 2 : Experimenteel gedeelte: Diversiteit van Rhizoctonia in landbouwgewassen ................................................................................................ 38 1. Doelstelling ........................................................................................................ 38 2. Materiaal en methoden ...................................................................................... 38 2.1 Diversiteit van Rhizoctonia in landbouwgewassen ...................................... 38 2.1.1 Aanleggen collectie isolaten met wortels als startmateriaal .................. 38 2.1.2 Aanleggen collectie isolaten via tandenstokermethode ........................ 39 2.1.3 DAPI-kleuring ........................................................................................ 40 2.1.4 PCR analyse van de rDNA-ITS regio .................................................... 40 2.1.5 Sequenering van de ITS-rDNA regio .................................................... 41 2.2 In vitro bepaling van de pathogeniteit van de Rhizoctonia isolaten op tarwezaden ........................................................................................................... 41 2.4 In vitro bepaling van de gevoeligheid aan de werkzame stof sedaxane ...... 42 2.5 Statistische verwerking van de in vitro testen .............................................. 43 HOOFDSTUK 3 : Resultaten en bespreking ......................................................... 44 1. Diversiteit van Rhizoctonia in landbouwgewassen ............................................ 44 1.1 Aanleggen collectie isolaten ........................................................................ 44 1.2 DAPI-kleuring .............................................................................................. 44 1.3 Sequenering van de ITS-rDNA regio ........................................................... 45 1.4 Besluit diversiteit van Rhizoctonia in landbouwgewassen ........................... 47 2. In vitro bepaling van de pathogeniteit van de Rhizoctonia isolaten op tarwezaden ................................................................................................................................. 48 2.1 Niet-parametrische correlaties ..................................................................... 49 2.2 Kieming ....................................................................................................... 49 2.3 Wortelaantal ................................................................................................ 50 2.4 Wortellengte ................................................................................................ 50 2.5 Wortelscore ................................................................................................. 50 2.6 Hypocotyllengte ........................................................................................... 52 2.7 Hypocotylscore ............................................................................................ 52 2.8 Besluit pathogeniteit Rhizoctonia isolaten op tarwezaden ........................... 52 3. In vitro bepaling van de pathogeniteit van de Rhizoctonia oryzae isolaten op maïszaden ................................................................................................................ 54 9 4. In vitro bepaling van de gevoeligheid aan de werkzame stof sedaxane ............ 54 4.1 Effect van de dosis sedaxane binnen dezelfde soort................................... 55 4.2 Significante verschillen tussen verschillende groepen ................................. 65 4.2.1 Niet-parametrische correlaties .............................................................. 65 4.2.2 Kieming ................................................................................................. 65 4.2.3 Wortelaantal, wortellengte en hypocotyllengte ...................................... 66 4.2.4 Wortel- en hypocotylscore .................................................................... 66 4.3 Besluit gevoeligheid aan werkzame stof sedaxane ..................................... 66 Discussie ................................................................................................................. 69 Algemeen besluit .................................................................................................... 70 Referentielijst .......................................................................................................... 72 Bijlage 1 ................................................................................................................... 81 Bijlage 2 ................................................................................................................... 84 10 Lijst met figuren Figuur 1: Myceliumstructuur Rhizoctonia solani (Deketelaere, 2012)....................................15 Figuur 2: Algemene ziektecyclus R. solani: adhesie, penetratie, ..........................................22 Figuur 3: Rhizoctonia aantasting in tarwe (Schneebeli & Davies, 2014) ...............................23 Figuur 4: Scherpe oogvlekken door Rhizoctonia cerealis (Visuals unlimited) ........................24 Figuur 5: Scheur in biet, gevuld met mycelium Rhizoctonia ..................................................25 Figuur 6: Lakschurft aardappel .............................................................................................26 Figuur 7: Ziektedriehoek die de relatie weergeeft tussen plant, pathogeen en omgevingsfactoren.. .............................................................................................................27 Figuur 8: Wortelgroei bij 15, 30, 50 en 75 % vochtigheid (Gill et al., 2000). ..........................29 Figuur 9: De aanwezigheid van R. solani bij verschillende bodemdichtheden (Harris et al., 2003) ....................................................................................................................................30 Figuur 10: Inhibitie van het metabolisme van de schimmel door sedaxane. ..........................37 Figuur 11: Schematisch overzicht experimenteel gedeelte ...................................................38 Figuur 12: Rechte vertakkingen zichtbaar onder dissectiemicroscoop ..................................39 Figuur 13: Tandenstokermethode .........................................................................................40 Figuur 14: Opstelling agressiviteitstest .................................................................................41 Figuur 15: Binucleate Rhizoctonia isolaten ...........................................................................44 Figuur 16: Multinucleate Rhizoctonia isolaten .......................................................................45 Figuur 17: Geen Rhizoctonia: sporenvormende schimmels ..................................................45 Figuur 18: Bandenpatroon na amplificatie met ITS4-ITS5 primers ........................................45 Figuur 19: Het belang van Rhizoctonia en andere bodemschimmels....................................47 Figuur 20: Resultaat agressiviteitstest na 7 dagen. ..............................................................48 Figuur 21: Kiemingspercentage en significante verschillen tussen de isolaten.. ...................49 Figuur 22: A. Wortelaantal B. Wortellengte C. Wortelscore D. Hoge en lage aantasting wortel. ..................................................................................................................................51 Figuur 23: A. Hypocotyllengte B. Hypocotylscore C. Hoge en lage aantasting hypocotyl. ....53 Figuur 24: Grafische voorstelling van de onderzochte parameters kieming, aantal wortels, wortellengte en –aantasting en hypocotyllengte en – aantasting voor AG 4 HG I. ................57 Figuur 25: Grafische voorstelling van de onderzochte parameters kieming, aantal wortels, wortellengte en –aantasting en hypocotyllengte en – aantasting voor AG 4 HG II. ...............58 Figuur 26: Grafische voorstelling van de onderzochte parameters kieming, aantal wortels, wortellengte en –aantasting en hypocotyllengte en – aantasting voor AG 1 – 1C.. ...............59 Figuur 27: Grafische voorstelling van de onderzochte parameters kieming, aantal wortels, wortellengte en –aantasting en hypocotyllengte en – aantasting voor AG 5. ........................60 Figuur 28: Grafische voorstelling van de onderzochte parameters kieming, aantal wortels, wortellengte en –aantasting en hypocotyllengte en – aantasting voor AG 2 – 1....................61 Figuur 29: Grafische voorstelling van de onderzochte parameters kieming, aantal wortels, wortellengte en –aantasting en hypocotyllengte en – aantasting voor Rhizoctonia oryzae. . 62 Figuur 30: Grafische voorstelling van de onderzochte parameters kieming, aantal wortels, wortellengte en –aantasting en hypocotyllengte en – aantasting voor AG F. ........................63 Figuur 31: Grafische voorstelling van de onderzochte parameters kieming, aantal wortels, wortellengte en –aantasting en hypocotyllengte en – aantasting voor AG 3.. .......................64 Figuur 32: Kiemingspercentage ............................................................................................65 Figuur 33: A. Wortelaantal B. Wortellengte C. Wortelscore D. Hoge en lage aantasting wortel. ..................................................................................................................................67 Figuur 34: A. Hypocotyllengte B. Hypocotylscore C. Hoge en lage aantasting hypocotyl. .....68 11 Lijst met tabellen Tabel 1: Classificatie van Rhizoctonia- species op basis van aantal kernen (Larsson, 2007) .............................................................................................................................................16 Tabel 2: Anastomosegroepen en subgroepen met waardplanten van R. solani (Gonzàlez Garcia et al., 2006) ...............................................................................................................18 Tabel 3: Anastomosegroepen en subgroepen met waardplanten van binucleate Rhizoctonia isolaten (Ceratobasidium) (Pannecoucque, 2009) ................................................................19 Tabel 4: Classificatie van enkele micro-organismen effectief tegen Rhizoctonia (ncbi, 2014) .............................................................................................................................................32 Tabel 5: Samenstelling Vibrance Gold ..................................................................................42 Tabel 6: Verzamelde collectie Rhizoctonia isolaten ..............................................................46 Tabel 7: Selectie isolaten voor het testen van de gevoeligheid aan het product sedaxane ...54 12 Inleiding Rhizoctonia-ziekte wordt veroorzaakt door de vaak voorkomende bodemgebonden pathogene schimmels die behoren tot het genus Rhizoctonia. Dit genus vertegenwoordigt een aantal van de economisch belangrijkste plant pathogene schimmels die wereldwijd verspreid zijn in de intensieve land- en tuinbouwteelt. Het genus Rhizoctonia, met als belangrijkste vertegenwoordiger Rhizoctonia solani, bestaat uit verschillende anastomosegroepen en elke groep heeft zijn specifieke waardplanten. De waardplantenreeks van Rhizoctonia spp. is dus zeer breed en bestaat uit een groot aantal akkerbouwgewassen, zoals vooral aardappelen en suikerbiet. Maar ook in granen duiken er de laatste jaren steeds meer problemen op met Rhizoctonia. De schade wordt vooral veroorzaakt aan ondergrondse plantendelen en leidt tot kiemplantensterfte, wortelbrand en en wortelrot. Soms worden ook de bladeren en bladscheden aangetast o.a. bij rijst. De controle van Rhizoctonia spp. is erg moeilijk aangezien de grondgebonden schimmel erg divers is, vele waardplanten heeft, in staat is om scleroten te produceren en saprofytisch te overleven op gewasresten. Er zijn tal van biologische bestrijdingsmiddelen gekend, dit zowel onder de vorm van natuurlijke groeibevorderende producten als onder de vorm van microorganismen (Trichoderma en Penicillium spp., Pseudomonas bacteriën,…), maar bij hevige aantasting kan enkel met een fungicidenbehandelingen de infectie en uitbreiding van deze plant pathogeen tegengegaan worden. Deze thesis kadert binnen een groter project van het bedrijf Syngenta. Zij hebben namelijk een nieuwe werkzame stof ontwikkeld, sedaxane, dat speciaal voor zaadontsmetting werd ontworpen. Het is een breed werkend fungicide dat kan worden ingezet tegen bodem- en zaad overdraagbare schimmelziekten, waaronder dus ook Rhizoctonia. Het eerste luik van dit onderzoek bestaat uit het in kaart brengen van de diversiteit van Rhizoctonia in landbouwgewassen verspreid over Vlaanderen. Hierbij wordt vooral gefocust op tarwe, maar ook stalen afkomstig van aardappelen, suikerbieten en maïs worden onderzocht gezien deze gewassen vaak in rotatie mat tarwe verbouwd worden . Zo kan een beeld geschetst worden van de in Vlaanderen aanwezige soorten en kan overgegaan worden tot een effectieve bestrijding. In het tweede deel wordt vervolgens nagegaan wat de gevoeligheid is van tarwe t.o.v. de verschillende Rhizoctonia isolaten m.b.v. kiemingstesten. Dit wordt eerst met onbehandeld zaad getest en vervolgens ook met tarwezaad dat behandeld is met de nieuwe werkzame stof sedaxane. Op deze manier kan men nagaan of het toepassen van dit middel zorgt voor een hogere opbrengst door een verbetering van de kwaliteit van de wortels, een betere opkomst en stresstolerantie. 13 HOOFDSTUK 1: Literatuurstudie 1. Algemene kenmerken van Rhizoctonia Rhizoctonia-ziekte wordt veroorzaakt door de vaak voorkomende bodemgebonden pathogene schimmels die behoren tot het genus Rhizoctonia. De teleomorfe vormen behoren tot het fylum van de Basidiomycota (klasse Agaricomycetes, orde Polyporales en familie Corticiaceae) en vertegenwoordigt een aantal van de economisch belangrijkste plant pathogene schimmels die wereldwijd verspreid zijn in de intensieve land- en tuinbouwteelt. Het genus Rhizoctonia wordt beschouwd als een heterogene verzameling van filamenteuze schimmels die geen aseksuele sporen produceren en in hun anamorfe vorm wel een aantal kenmerken gemeenschappelijk hebben (Gonzàlez Garcia et al., 2006). Ze veroorzaken voornamelijk kiemplantensterfte, wortelbrand en blad- en wortelrot bij een groot aantal gewassen. De waardplantenreeks van Rhizoctonia spp. is breed en bestaat uit een groot aantal akkerbouwgewassen (granen, katoen, suikerbiet, aardappel), nagenoeg alle groenten, verscheidene sierplanten, enkele fruitsoorten (aardbei, meloen), grassen en verschillende boomsoorten (Sneh et al., 1996). In 1815 werd deze bodemgebonden plantpathogeen voor het eerst door De Candolle onderzocht. Hij classificeerde enkele schimmels onder de naam Rhizoctonia en baseerde zich hiervoor slechts op twee factoren, enerzijds de productie van scleroten met dezelfde textuur en anderzijds de associatie van mycelium met de wortels van levende planten. Het gebrek aan andere classificatieparameters zorgde voor veel verwarring en leidde tot een grote en ongeordende verzameling van weinig met elkaar gerelateerde schimmels (Moore, 1987). Decennia lang werden schimmels geclassificeerd onder het genus Rhizoctonia enkel gebaseerd op vegetatieve kenmerken, zoals het bezit van bruingepigmenteerde hyfen, typische rechthoekige aftakkingen van het mycelium en de afwezigheid van aseksuele sporen. Maar naast deze vegetatieve kenmerken zijn er ook andere kenmerken die een betere basis vormen voor classificatie, zoals bijvoorbeeld de aanwezigheid van nauw gesepteerde, gezwollen hyfen die samengetrokken zijn ter hoogte van het septum, sclerotia in schimmelculturen, snelle hyfale groei en eventueel aanwezige complexe gesegmenteerde organen. Mede door deze kenmerken en door het ontstaan van nieuwe classificatiemethodes en technieken (zie puntje 3.1) werden de ongeveer 120 schimmels die oorspronkelijk tot het geslacht Rhizoctonia behoorden verminderd tot 37 (Andersen en Stalpers, 1994) of 49 (Roberts,1999), afhankelijk van de auteur (Gonzàlez Garcia et al., 2006). 14 1.1 Rhizoctonia solani Rhizoctonia solani is de anamorfe of ongeslachtelijke vorm van Thanatephorus cucumeris. Deze is binnen het genus Rhizoctonia veruit de belangrijkste plant pathogene soort en om die reden ook de meest bestudeerde (Sneh et al., 1991). De schimmel wordt teruggevonden in bodems verspreid over de hele wereld en wordt gezien als een agressieve plant pathogeen die in staat is zeer veel waardplanten te infecteren. R. solani veroorzaakt smeul bij kiemplanten, laesievlekken op wortels en zaden, wortelrot, stengelrot en hypocotylrot. Alhoewel R. solani een bodemschimmel is, kan het ook bladlaesies veroorzaken door de kieming van basidiosporen op het bladoppervlak (Kucharek, 2000). Figuur 1 geeft de myceliumstructuur van R. solani weer. Het jonge mycelium is vegetatief en kleurloos, maar bij veroudering kleurt het geel tot lichtbruin door de afzetting van melanine. Het secundair mycelium bestaat uit gesepteerde hyfen die een hoek van 90 ° vormen, deze hoek is typisch voor R. solani. Nabij de knooppunten worden septa gevormd en zijn de hyfen iets vernauwd. De uitwisseling van cytoplasma, mitochondria en nucleoli tussen de compartimenten gebeurt door een septale porie in de dwarswanden. Daarnaast bevat het mycelium van R. solani ook meerkernige cellen. Meestal hebben de hyfen een diameter groter dan 5 μm en beschikken ze over een grote groeisnelheid. Onder bepaalde omstandigheden vormt de schimmel ook monilioïde (brede, korte) cellen en scleroten (overlevingsstructuren), er worden echter nooit conidiën gevormd (Sneh et al., 1991). De seksuele vorm van R. solani (Thanatephorus cucumeris) met de vorming van geslachtelijke sporen (basidiosporen) komt slechts onder uitzonderlijke omstandigheden voor. Een hoge vochtigheid blijkt hierbij belangrijk te zijn (Deketelaere, 2012). Figuur 1: Myceliumstructuur Rhizoctonia solani (Deketelaere, 2012) 15 2. Taxonomie Zoals reeds eerder vermeld, werden door de jaren heen nieuwe classificatiemethodes en technieken ontwikkeld die geleid hebben tot een verbeterde en efficiëntere classificatie. Maar ondanks deze nieuwe methodes en technieken bevindt de classificatie van de Rhizoctonia soorten zich nog steeds in een ontwikkelingsfase (Gonzàlez Garcia et al., 2006). De oorzaak van deze moeizame classificatie is het feit dat Rhizoctonia zowel in de vegetatieve (anamorfe), als in een generatieve (teleomorfe) vorm kan voorkomen. Er zijn ook een aantal Rhizoctonia schimmels waarvan de anamorfe vorm gevonden is, maar waarvan de teleomorfe vorm nog ontbreekt. In tabel 1 wordt de classificatie van Rhizoctonia species weergegeven op basis van het aantal celkernen. Bij deze classificatie ontstaan drie belangrijke groepen, namelijk de mononucleate, de binucleate en multinucleate Rhizoctonia soorten. Tot de mononucleaire groep behoort Ceratobasidium (anamorf: Ceratorhiza), deze kan echter ook twee kernen bezitten. Tulasnella (anamorf: Epulorhiza) is binucleaat en Thanatephorus (anamorf: Rhizoctonia) en Waitea (anamorf: Chrysorhiza) behoren tot de multinucleate Rhizoctonia soorten (Sharon et al., 2006). Een recente studie omtrent het fylum van de Basidiomycota toont aan dat de families Tulasnellaceae en Ceratobasidiaceae behoren tot de orde van de Cantharellales (Matheny et al., 2007). Eerder werd Waitea geplaatst onder de familie Ceratobasidiaceae, maar de basidiosporen van Waitea vertonen dezelfde morfologie als de schimmels van de Coriciaceae familie. Daarom behoort Waitea nu tot de orde van de Corticiales. Tabel 1: Classificatie van Rhizoctonia- species op basis van aantal kernen (Larsson, 2007) Orde Familie Teleomorf Anamorf Aantal kernen Cantharellales Ceratobasidiaceae Ceratobasidium Ceratorhiza Mono- of binucleaat Thanatephorus Rhizoctonia Multinucleaat Tulasnellaceae Tulasnella Epulorhiza Binucleaat Corticiaceae Waitea chrysorhiza Multinucleaat Corticiales 16 3. Anastomosegroepen, waardplanten en identificatie Een andere vorm van classificatie is gesteund op anastomosegroepen. Een anastomosegroep bestaat uit een genetische populatie van nauw aan elkaar verwante isolaten die onderling anastomose kunnen ondergaan. Anastomose is de versmelting van twee aan elkaar rakende hyfen van verschillende isolaten en kan enkel voorkomen als de hyfen tot dezelfde anastomosegroep (AG) behoren. Door te kijken met welk referentie-isolaat (AG gekend) een onbekende isolaat versmelt, kan classificatie van het onbekende isolaat plaatsvinden (Carling et al., 2002). Verschillende anastomosegroepen worden nog verder opgesplitst in subgroepen. Deze subgroepen worden bepaald op basis van pathogeniteit, nutritionele vereisten, morfologie, frequentie van anastomose, waardplantspecificiteit of DNA-technieken (Sneh et al., 1991). In de huidige systematiek wordt R. solani beschreven als een complexe soort die kan ingedeeld worden in 13 verschillende anastomosegroepen (Carling, 1996). Isolaten van dezelfde anastomosegroep veroorzaken meestal gelijkaardige symptomen en hebben ook vaak een vergelijkbare waardplantenreeks. Zo worden isolaten van AG 2 geassocieerd met kankers bij biet en maïs, zwartpoten bij cruciferen en aantasting van gazons. Het is bekend dat de variant AG 2-2 Rhizoctonia wortel- en bladrot veroorzaakt bij suikerbieten (Herr, 1996). In Duitsland en andere Europese landen met intensieve suikerbietenteelt wordt vooral de subgroep AG 2-2IIIB als grootste oorzaak voor wortel- en bladrot bij suikerbieten aangeduid (Büttner et al., 2002). De isolaten van AG 3 veroorzaken bij aardappelen misvormde knollen, een tekort aan knoldragende stengels, lakschurft en een verhoogd aandeel van te kleine of te grote knollen (Gonzàlez Garcia et al., 2006). Talrijke genetische studies werden op AG 4 uitgevoerd. Gebaseerd op rDNA restrictie analyse bestaat AG 4 mogelijks uit drie groepen (H-I, H-II, H-III) (Stevens Johnk & Jones, 2001). In tabel 2 worden de verschillende anastomosegroepen met corresponderende waardplanten van R. solani weergegeven. De binucleate Rhizoctonia isolaten werden voordien ingedeeld in zeven ‘Ceratobasidium anastomose groepen’ (CAG 1 – CAG 7) (Burpee et al., 1980). Maar nu worden deze 7 CAG’s meegerekend in het AG systeem bestaande uit 16 anastomosegroepen (AG A – AG I, AG K, AG L, AG O – AG S), dat ontwikkeld werd in Japan (Sharon et al., 2008). Deze verschillende anastomosegroepen van de binucleate Rhizoctonia (Ceratobasidium) worden in tabel 3 weergegeven. 17 Tabel 2: Anastomosegroepen en subgroepen met waardplanten van R. solani (Gonzàlez Garcia et al., 2006) Anastomose groep/ Subgroep Waardplanten AG 1 - IA Rijst, maïs, sorghum, bonen, sojabonen, gras AG 1 - IB AG 1 - IC Bonen, rijst, sojabonen, houtachtige leguminosen, sla, kool Boekweit, wortel, sojabonen, vlas AG 2 - 1 Kruisbloemigen, aardbei, tulp AG 2 - 2 IIIB AG 2 - 2 IV Rijst, siergras, gember, Chrysanthemum Suikerbiet, gras AG 3 Aardappel, tomaat, tabak, aubergine AG 4 (HGI, HGII and HGIII) AG 5 Tomaat, erwt, aardappel, sojabonen, ui, katoen, bonen Aardappel, gras, bonen, sojabonen AG 6 (HGI en GV) Niet-pathogeen AG 7 Sojabonen AG 8 Poaceae AG 9 (TP en TX) Aardappel, kruisbloemigen AG 10 Niet-pathogeen AG 11 Tarwe AG 12 Bloemkool, radijs AG 13 Niet-pathogeen AG BI Niet- pathogeen gras, maïs, suikerbiet, 18 Tabel 3: Anastomosegroepen en subgroepen met waardplanten van binucleate Rhizoctonia isolaten (Ceratobasidium) (Pannecoucque, 2009) Anastomose Groep/ Subgroep Waardplant AG - A (CAG 2) AG - Ba Aardbei, suikerbiet, erwt, tomaat, meloen, zonnebloem, komkommer, sla, spinazie, grondnoot, sojaboon, boon, aardappel, roos Rijst, sorghum AG - Bb Rijst, sorghum AG - Bo Rijst AG - C Niet-pathogeen AG - D (CAG 1) AG - H Granen, turf gras, suikerbiet, erwt, ajuin, aardappel, katoen, boon, sojaboon Boon, erwt, radijs, ajuin, sla, tomaat, groene boon, sojaboon, grondnoot, suikerbiet Aardbei, boon, erwt, radijs, ajuin, sla, tomaat, grondnoot Aardbei, suikerbiet, boon, erwt, tomaat, meloen, zonnebloem, grondnoot, roos Bodem AG - I Aardbei, boon AG - K Aardbei, boon AG - L Bodem AG - O Bodem AG - P Thee, roos, azalea AG - Q Turf gras AG - R (CAG 5) Boon, erwt, radijs, ajuin, sla, tomaat, groene boon, sojaboon, grondnoot, azalea Azalea AG - E (CAG 3 en CAG 6) AG - F (CAG 4) AG - G AG - S (CAG 7 19 3.1 Identificatie van R. solani anastomosegroepen Zoals reeds eerder vermeld kan de bepaling van de anastomosegroep gebeuren door te kijken met welk referentie-isolaat (AG gekend) een onbekend isolaat versmelt. Dit is nog steeds een accurate en veel gebruikte methode. Het uitvoeren van al deze verschillende anastomosereacties ter identificatie is echter zeer tijdrovend en vergt ook de vaardigheid in het herkennen van een compatibele fusie (Cubeta & Vilgalys, 1997). Om deze redenen werden diverse andere technieken ontwikkeld. Enkele methoden die gebruikt worden voor de classificatie van Rhizoctonia spp. zijn analyse van de pectine degraderende isozymen, pectine zymogrammen, het profiel met betrekking tot de vluchtige vetzuren, elektroforetische karyotyping, DNA-DNA hybridisatie, AFLP (amplified length polymorphism), enzovoort (Sharon, 2006). Van al deze technieken is de moleculaire analyse van de ITS (internal transcribed spacer) regio van het rDNA (ribosomaal DNA) momenteel de meest gebruikte. Dit is te verklaren door het feit dat deze sequentie aanwezig is in een groot aantal kopieën en kan vermenigvuldigd worden met behulp van universele primers. Verder heeft de ITS regio een vrij kleine grootte (ongeveer 700 basenparen) en wordt deze gekenmerkt door een hoge interspecifieke variatie, maar lage intraspecifieke variatie (Kuninga et al., 1997). Voor R. solani is aangetoond dat isolaten binnen eenzelfde subgroep een hoge homologie vertonen (> 96 %); binnen eenzelfde anastomosegroep kan de homologie variëren van 66 tot 100 %. Isolaten behorende tot een verschillende AG vertonen 55 - 95 % gelijkheid. Analyse van de ITS regio laat dus toe om isolaten tot op anastomosegroep en -subgroep te identificeren (Feliner & Rossello, 2007; Kuninga et al., 1997). 20 4. Ziektecyclus R. solani Aangezien Rhizoctonia solani binnen het genus Rhizoctonia veruit de belangrijkste en ook de meest bestudeerde soort is, wordt hieronder het infectieproces van R. solani besproken. Op figuur 2 wordt deze algemene ziektecyclus weergegeven. Gedurende het infectieproces van R. solani worden verschillende fasen onderscheiden, namelijk adhesie, penetratie, kolonisatie en waardplantreactie (González García et al., 2006). Rhizoctonia kan zich zowel geslachtelijk als ongeslachtelijk voortplanten. Wanneer de omgevingsvoorwaarden optimaal zijn, plant de schimmel zich op een aseksuele, vegetatieve manier voort. Hierbij is het overlevend mycelium het primair inoculum en vormt dit nieuwe infecterende hyfen. Deze hyfen worden aangetrokken door de afgescheiden exudaten van de waardplant en groeien zo naar hun gastheer toe. Wanneer de hyfen vervolgens in contact komen met het uitwendig oppervlak van een geschikte waardplant, treedt herkenning op en volgt de adhesiereactie. In eerst instantie groeien de hyfen over het plantoppervlak, er ontstaat een overvloedige vertakking van de schimmel en infectiestructuren worden gevormd. Deze infectiestructuren bestaan uit korte gezwollen hyfen, de appressoria. In een volgend stadium platten de gezwollen hyfen terug af, hechten ze zich sterk aan het oppervlak en groeien ze gericht langs de anticlinale wand van de epidermiscellen (Deketelaere, 2012). Hierna worden meerdere T-vormige hyfale vertakkingen gevormd die het zogenaamd infectiekussen gaan vormen. De volgende stap is de penetratie. Deze gebeurt zelden via natuurlijke openingen zoals wondjes of stomata (González García et al., 2006), maar gebeurt meestal via de appressoria die onder het infectiekussen een infectiepin vormen. Hiermee kan de schimmel de cuticula en de epidermale celwand van het nog intacte plantenweefsel penetreren (Keijer, 1996). Bij het mechanisch binnendringen van gezond plantenweefsel zijn cellulolytische en pectinolytische enzymen betrokken, die ook een rol spelen bij de latere weefselafbraak (Marcus et al., 1986; Weinhold & Motta, 1973). Vervolgens start R. solani met de invasie en het koloniseren van het weefselmateriaal, waardoor uiteindelijk de symptomen ontstaan (Keijer, 1996). De symptomen en het belang van Rhizoctonia in de belangrijkste gewassen wordt onder puntje 5.3 verder besproken. Afhankelijk van de mogelijkheid tot secretie van extracellulaire enzymen die celwanden kunnen afbreken, gebeurt de verdere groei intercellulair (tussen de cellen) of intracellulair (doorheen de cellen) (Gvosdeva et al., 2006). Tijdens het groeiseizoen kunnen ook basidiosporen gevormd worden. Dit is de seksuele, generatieve voorplantingsvorm van de schimmel en zorgt voor een verspreiding over grote afstanden via de wind. De basidiosporen worden enkel gevormd bij voldoende warme temperaturen (25-30 °C) en matig vochtige bodemcondities. Deze vorm van seksuele voortplanting is dus in gematigde streken van weinig belang (Koike et al., 2007). Overwintering gebeurt bij R. solani als dikwandig mycelium, via scleroten of saprofytisch binnen het waardplantweefsel. Deze overlevingsstructuren zijn bij R. solani vrij klein (1-3 mm) en kunnen in de bodem en op plantenresten tot 18 maanden overleven zonder geschikte waardplant (Keijer, 1996). De melaninerijke scleroten worden bij veroudering van 21 het mycelium op het einde van het groeiseizoen gevormd en blijven achter in de bodem tijdens de oogst. Het voorziet de schimmel, samen met het overgebleven vegetatief mycelium, van primair inoculum voor de infectie van nieuwe gastheerplanten in het volgende groeiseizoen (Scholte, 1989). Figuur 2: Algemene ziektecyclus R. solani: adhesie, penetratie, kolonisatie en waardplantreactie (Agrios, 2005) 5. Rhizoctonia-plant interacties 5.1 Penetratiemechanismen schimmel Onder puntje vier werd de levenscyclus van Rhizoctonia besproken. Hieruit blijkt dat de schimmel zelden via natuurlijke openingen zoals wondjes of stomata de plant binnendringt, maar dit meestal doet moet behulp van appressoria die onder het infectiekussen een infectiepin vormen (González García et al., 2006). Dit betekent dat om tot een geslaagde infectie te komen de schimmel de cuticula en de epidermale celwand van het nog intacte plantenweefsel moet penetreren. Hiervoor zijn zowel afbraakenzymen als mechanische kracht nodig. Zo produceert Rhizoctonia cellulolytische en pectinolytische enzymen voor de enzymatische degradatie van cellullose en pectine (Marcus et al., 1986; Weinhold & Motta, 1973). Het succes van de penetratie met behulp van deze enzymen is ook afhankelijk van de plantensoort, het ras, ontwikkelingsstadium van de plant en omgevingsfactoren daar deze een invloed hebben op de toestand van de cuticula (Cole & Hoch, 1991). De tweede barrière die de schimmel moet passeren is de celwand. Deze bestaat uit koolhydraten zoals cellulose, pectine en glucaan, eiwitten en fenolische derivaten. Al deze componenten die moeten afgebroken worden spelen dus ook een rol in de penetratie (Hardham et al., 2007). 22 5.2 Afweerreactie plant Om zichzelf te beschermen gaat de plant een passieve barrière opbouwen zoals de cuticula en celwand. Indien de pathogeen in staat is deze basale afweer te doorbreken, reageert de plant met een hele reeks andere afweerreacties van het actief immuunsysteem. Dit actief immuunsysteem, het zogenaamde gen-om gen-systeem, komt tot uiting na de herkenning van de pathogeen door de plant. Tot deze afweerreacties behoren o.a. de overgevoeligheidsreactie, versterking van de celwand, afzetting van callose of fenolische componenten en de productie van fytoalexinen (Ferreira et al., 2007). Na de herkenning van Rhizoctonia begint de plant dus met deze afweerreacties, hierdoor ontwikkelen de planten beter en hebben een beter wortelstelsel met meer wortelharen. Dit zorgt ervoor dat aantasting door Rhizoctonia, maar ook andere bodemziekten zoals Pythium en Sclerotinia beperkt wordt. 5.3 Symptomen in belangrijkste gewassen 5.3.1 Tarwe Aantasting van Rhizoctonia solani in tarwe leidt pleksgewijs tot een onregelmatige opkomst, dit is zichtbaar als kale plekken in het veld die ontstaan in een vroeg groeistadium (figuur 3). Deze aangetaste plekken kunnen variëren in diametergrootte, dit van enkele centimeters tot enkele meters. R. solani kan in de eerste plaats optreden als kiemschimmel. De ziekteoverdracht gebeurt via het zaaizaad in de zaadhuid en embryo of via de bodem. Kiemschimmels infecteren de plant tijdens de kieming en veroorzaken grote schade naarmate de kieming langer duurt. Door een correcte zaaizaadontsmetting toe te passen kan R. solani als kiemschimmel vrijwel volledig bestreden worden (Haesaert, 2013). R. solani kan ook optreden als voetziekte, hierbij wordt het wortelstelsel aangetast. De schimmel bevindt zich vooral in de bovenste lagen van de bodem en infecteert alleen zaailingen via de wortelpunt snel na het ontkiemen. Oudere planten hebben een meer ontwikkeld wortelstelsel en epidermis, wat de penetratie van de schimmeldraden in de wortel bemoeilijkt. Op de worteluiteinden ontstaan smalle bruine vlekken en wanneer de planten de kiemingsperiode overleven, kunnen pleksgewijs zones ontstaan waar de planten gekenmerkt worden door dwerggroei, legering of wit-aarigheid (MacNish, 2005). Figuur 3: Rhizoctonia aantasting in tarwe (Schneebeli & Davies, 2014) 23 Rhizoctonia cerealis is de veroorzaker van de scherpe oogvlekkenziekte. De vlekken veroorzaakt door R. cerealis kenmerken zich door een scherp begrensde donkere rand en een wit centrum. Deze vlekken komen hoger op de stengel voor (30 cm boven de grond) en vaak is meer dan één vlek per stengel aanwezig (figuur 4). In het heldere deel van deze vlekken kunnen ook sclerotiën voorkomen. Rhizoctonia cerealis wordt vooral aangetroffen op lichtere klei-, dal- en zandgronden, maar ook op zwaardere gronden kan de scherpe oogvlekkenziekte toeslaan, vooral in een droog voorjaar. Bij ernstige aantasting kan vervroegde afrijping en legering optreden (Haesaert, 2013). Figuur 4: Scherpe oogvlekken door Rhizoctonia cerealis (Visuals unlimited) 5.3.2 Maïs Rhizoctonia wordt door maïs in stand gehouden en kan zich zo ook vermeerderen. Hierdoor verhoogt de kans op en de mate van schade door Rhizoctonia. Vooral in suikerbieten die men in rotatie met maïs teelt, kan dit leiden tot grote problemen. Bij maïs resulteert een aantasting in de eerste plaats in zaad- en wortelrot. Aangetaste planten hebben een minder goed ontwikkeld wortelstelsel en vertonen vaak legering. Door aantasting van het wortelstelsel vermindert ook de opnamecapaciteit van de plant, waardoor het gewas achterblijft in groei en kleinere kolven levert. Op de stengel zijn soms vlekken zichtbaar die vergelijkbaar zijn met die van de scherpe oogvlekkenziekte in granen. Deze symptomen leiden tot een slechte opkomst, het pleksgewijs achterblijven in groei, fijnere stengels en opbrengstverliezen. De opbrengstderving als gevolg van Rhizoctonia aantasting staat in relatie tot de oppervlakte en de aantastingsgraad, ook moet men rekening houden met de extra kosten voor herzaai. 24 5.3.3 Bieten Rhizoctonia solani veroorzaakt grote problemen in de bietenteelt en bij zware aantasting kunnen zelfs gehele percelen verloren gaan. De rotte bieten hebben een laag suikergehalte, zorgen voor problemen bij de bewaring en verwerking en hebben dus een sterke inkomstdaling voor de teler tot gevolg. Het zijn vooral de jonge bietenplantjes die zeer gevoelig zijn voor infectie met R. solani. Wanneer aantasting zich voordoet bij het kiemplantje, net voor of na het boven komen, spreekt men van ‘damping-off’ of omvalziekte. Dit kan leiden tot een sterk verlaagde opkomst. Ook later in het groeiseizoen kan aantasting door Rhizoctonia optreden, deze schade is evenwel kleiner dan bij kiemplanten wegval. Op het veld is de aantasting meestal het eerst zichtbaar vlak onder het grondoppervlak. Mogelijke aantastingsvormen zijn wortelrot, bruinrot en bladlaesies. In het geval van wortelrot verliezen de wortels hun functionaliteit en wordt het assimilatentransport naar de bovenliggende plantendelen verstoord. Dit geeft aanleiding tot vergeling of afsterving. Ook kan de wortel scheuren vertonen ter hoogte van het grondoppervlak die gevuld kunnen zijn met bruin mycelium (figuur 5). Bij bruinrot verschijnen er lichte tot donkerbruine ingezonken vlekken op de stengel of wortels. Dit heeft een negatieve invloed op het groeipotentieel en de uiteindelijke opbrengst. Het onderste gedeelte van de bladstengels kan ook aangetast zijn door Rhizoctonia. Dikwijls zijn dan zwarte plekken zichtbaar. Dit treedt vaak op nadat bladeren in aanraking met de grond zijn gekomen (Schneider, 2008). Figuur 5: Scheur in biet, gevuld met mycelium Rhizoctonia 25 5.3.4 Aardappelen Bij aardappelen is lakschurft als gevolg van aantasting van Rhizoctonia het bekendste symptoom. Op de knollen is de korstvormige bruinzwarte ruststructuur van de schimmel zichtbaar. Deze ontstaan als een verdichting van de schimmeldraden die zich snel uitbreiden en zwart worden. Meestal komen afzonderlijke scleroten voor, maar soms kan een knol of een gedeelte ervan door een zwarte korst omgeven zijn (figuur 6). Figuur 6: Lakschurft aardappel Naast aantasting van de knollen vertonen ook de jonge scheuten, stengels en stolonen symptomen. De jonge scheuten worden vanuit de scleroten of rechtstreeks vanuit de grond aangetast. Deze aantasting is herkenbaar aan de ingezonken licht- tot donkerbruin gekleurde laesies die aanwezig zijn op de ondergrondse stengeldelen. Bij een ernstige aantasting wordt de scheut geheel omringd door laesies en gaat het bovengelegen deel afsterven. Dit geeft aanleiding tot een onregelmatige opkomst. Aantasting van de stengel gaat gepaard met een onregelmatige opkomst, het rollen en "knijpen" van de topbladeren en vervroegde afsterving. De afvoer van koolhydraten naar de stolonen wordt belemmerd en bovengrondse knollen worden gevormd. Aantasting van de stolonen heeft een verminderd knolgetal tot gevolg. Een ander gevolg is dat door een groot aantal vertakkingen van de aangetaste stolonen krielnesten ontstaan aan of juist onder het grondoppervlak (Veerman, 2003). 26 6. Invloedsfactoren op de aantasting door Rhizoctonia spp. Rhizoctonia aantastingen komen de laatste jaren wereldwijd steeds vaker voor (Ohkura et al., 2009). De oorzaak hiervan wordt gezocht bij een aantal factoren die de aantasting van Rhizoctonia uitlokken of verergeren. Hierbij spelen drie factoren een rol. Ten eerste is er de interactie tussen de schimmel en de plant. Maar enkel dit contact is onvoldoende, indien de omgevingsvoorwaarden ongunstig zijn, zal geen infectie plaatsvinden. De interactie tussen deze drie componenten, namelijk de plant, ziekteverwekker en omgevingsfactoren kunnen worden voorgesteld met behulp van de ziektedriehoek (figuur 7). Elke zijde stelt één van de componenten voor en de lengte is gecorreleerd met de impact van de component. De oppervlakte van de driehoek stelt de ziektedensiteit voor. Wanneer de invloed van één van de componenten nul is, bijvoorbeeld als de plant resistent is, de pathogeen niet virulent genoeg of de condities niet gunstig voor de groei en verspreiding van de pathogeen, zal er geen ziekte optreden (Haesaert, 2012). Figuur 7: Ziektedriehoek die de relatie weergeeft tussen plant, pathogeen en omgevingsfactoren. Hoe groter de zijden van de driehoek, hoe groter de oppervlakte die de ziektedensiteit weergeeft. 6.1 Plant en pathogeen Zoals reeds eerder vermeld, bestaat het genus Rhizoctonia uit verschillende anastomose groepen die nog verder worden opgesplitst in subgroepen. Isolaten van dezelfde anastomose groep veroorzaken meestal gelijkaardige symptomen en hebben ook vaak een vergelijkbare waardplantenreeks. Afhankelijk van de aanwezigheid van de juiste waardplant zal er dus infectie optreden of niet. Binnen de plantensoort speelt ook het genotype een belangrijke rol in de graad van infectie. Een bepaald ras kan namelijk meer of minder resistent of tolerant zijn, men kiest dus best een ras in functie van de infectiedruk. Het gebruik van genetisch tolerante rassen tegen Rhizoctonia wordt verder besproken bij de geïntegreerde controle van Rhizoctonia spp.. Men kan dus stellen dat er sprake is van een grote genetische diversiteit van Rhizoctonia isolaten afkomstig van verschillende regio’s, wat van invloed is op de groei en verspreiding van het pathogeen. De adaptatie, agressiviteit en reactie ten opzichte van fungiciden worden onder andere door deze genetische- en chemotypische diversiteit bepaald. Ook zouden 27 extrachromosomale elementen zoals de dubbelstrengige RNA-structuren (dsRNA) een rol spelen in de graad van pathogeniciteit van de schimmel. Verschillende anastomosegroepen van R. solani bevatten namelijk deze extrachromosomale elementen zoals dsRNA in het cytoplasma (Bharathan et al., 2005). Het verband met de pathogeniciteit is echter vrij complex en tot op heden werd nog geen significante correlatie gevonden met eventuele virulentie (Bharathan, 1989). 6.2 Omgevingsfactoren 6.2.1 Klimaat Het klimaat, meer bepaald de temperatuur en relatieve vochtigheid, is een erg belangrijke parameter, deze kan de ideale omstandigheden creëren voor de ontwikkeling en groei van pathogenen. In de afgelopen eeuw hebben we het klimaat zien veranderen door menselijke activiteiten, wat geleid heeft tot een toename van de temperatuur en de CO2-concentratie. Het is gekend dat deze veranderingen een groot effect hebben op de bovengrondse processen in de plant. Maar ook op de ondergrondse microbiële activiteit hebben de temperatuur en CO2-concentratie een belangrijke invloed. Aangezien hierover heel wat minder is geweten, maakt dit onderwerp deel uit van vele onderzoeksprojecten (Sadowsky & Schortemeyer, 1997). De gevolgen van klimaatverandering kunnen ziektes doen toenemen, afnemen of geen effect hebben. Deze veranderingen kunnen dus zowel positief, negatief als neutraal zijn. Maar de impact van klimaatverandering blijft moeilijk te voorspellen (Ghini et al., 2008). Er is echter wel al voldoende aangetoond dat een stijging van de bodemtemperatuur en een verhoging van de atmosferische CO2-concentratie de ontwikkeling van Rhizoctonia stimuleert (Kobayashi et al., 2006). In het onderzoek van Kataria en Grover (1987) bleek de activiteit van de schimmel te stijgen bij een toenemende bodemtemperatuur. Bij in vitro-testen bleek de myceliumgroei van R. solani een maximum te bereiken bij een bodemtemperatuur van 30 °C, bij temperaturen lager dan 15 °C en hoger dan 40 °C was er geen schimmelgroei meer merkbaar. De stijging van de schimmelactiviteit bij hogere temperaturen werd verder ook aangetoond door Smiley en Uddin (1993). Zij stelden vast dat de groei en aantasting van R. oryzae groter was bij hogere temperaturen. 6.2.2 Bodemeigenschappen Rhizoctonia is een bodemgebonden schimmel, het spreekt dus voor zich dat het streven naar een gezonde bodem zeer belangrijk is in de strijd tegen Rhizoctonia. Zo merkt men dat op bepaalde percelen de schimmel wel aanwezig is, maar de gewassen niet worden aangetast. Men spreekt in dit geval van een ziekte-werende bodem (Postma & Schilder, 2005). Een versterking van de ziekte werende eigenschappen van een bodem kan de ziekte limiteren, maar de achterliggende mechanismen van dit fenomeen zijn nog niet helemaal bekend. Naast fysische en chemische bodemfactoren spelen ook biologische eigenschappen zoals concurrentiële micro- organismen (zie 7.2) een belangrijke rol in de onderdrukkende werking op schimmelziekten. Hierboven werd reeds de bodemtemperatuur aangehaald, 28 maar ook bodem pH, textuur, structuur en bodembewerking hebben een grote invloed op de aantasting (Höper & Alabouvette, 1996). 6.2.2.1 pH Onderzoek heeft aangetoond dat verschillende isolaten van R. solani bij een pH gaande van 4 tot 8 in staat waren te groeien. De maximale groei werd waargenomen bij een pH van 7 en de laagste groei bij een pH van 4. Ook werden er meer scleroten gevormd bij een hogere pH dan bij een lage pH, maar algemeen kon besloten worden dat er een grote variatie was in optimale pH voor de verschillende isolaten (Goswami et al., 2011). Een vergelijkbaar resultaat werd onder andere ook gevonden door Chang (1985) die een optimale myceliumgroei en vorming van scleroten vaststelde van R. solani AG-1 bij een pH van 7. Ook Sharma en Chowdhury (1984) vonden dat de aantasting van R. solani hoger was bij een pH van 7,4-8,5 dan bij neutrale pH. Bij hogere pH waarden dan 8 wordt de groei van Rhizoctonia geremd (Chet & Baker, 1980). Dit is waarschijnlijk te wijten aan een hoog Ca-gehalte in de bodem. Calcium zorgt voor een betere en luchtigere bodemstructuur, een betere waterhuishouding en gaat verslemping tegen, daarnaast is het ook een voedingsstof voor de plant. Dit alles leidt tot een gezondere bodem waardoor de ontwikkeling van andere organismen wordt bevorderd en deze gaan concurreren met Rhizoctonia. 6.2.2.2 Bodemtextuur en -structuur Over het algemeen komt Rhizoctonia meer voor op lichte gronden zoals zandgrond dan op de klei- en leemhoudende gronden (Haesaert, 2013). Zandige bodems warmen doorgaans sneller op en zijn droger dan klei- en leembodems door hun lager waterbindend vermogen, dit ligt aan de basis van het verschil in aantasting. In het onderzoek van Gill et al. (2000) werd voor verschillende vochtigheidsniveaus, namelijk 15, 30, 50 en 75 %, onder andere de aantasting en verspreiding van R. solani AG-8 onderzocht. Hieruit bleek dat de reductie van de wortelgroei na inoculatie met de schimmel afnam bij toenemende vochtigheid (figuur 8). Figuur 8: Wortelgroei bij 15, 30, 50 en 75 % vochtigheid. De reductie van de wortelgroei na inoculatie met de schimmel neemt af bij toenemende vochtigheid (Gill et al., 2000). De afname van aantasting bij een stijgende vochtigheidsgraad kan onder andere verklaard worden door een toename van microbiële activiteit, wat een negatief effect heeft op de groei 29 van de schimmel (zie verder). Ook de bodemstructuur speelt een rol, een slechte structuur en slechte drainage bevorderen Rhizoctonia-aantasting. Echter ook op bodems met een goede bodemstructuur kan de schimmel problemen veroorzaken (Buddemeyer & Märländer, 2004). In onderzoek van Harris et al. (2003) werd aangetoond dat de hoeveelheid van de schimmelhyfen in de bodem afhankelijk is van de bodemdichtheid. Aanvankelijk stijgt de hoeveelheid schimmelhyfen tot een bodemdichtheid van 1,4 mg m-3, vervolgens gaat het aantal hyfen geleidelijk dalen. De schimmeldraden kunnen zich in een compactere bodem minder goed uitbreiden dan in een lichte bodem met lage densiteit (figuur 9). Figuur 9: De aanwezigheid van R. solani bij verschillende bodemdichtheden. Aanvankelijk stijgt de -3 hoeveelheid schimmelhyfen tot een bodemdichtheid van 1,4 mg m , vervolgens gaat het aantal hyfen geleidelijk dalen. (Harris et al., 2003) 6.2.2.3 Bodembewerking De laatste jaren is er meer aandacht voor het toepassen van een niet-kerende grondbewerking omdat dit de structuur, het organisch stof gehalte en het waterbindend vermogen van de bodem ten goede komt en bovendien erosie beperkt (Holland, 2004). Welke invloed dit systeem heeft op de ontwikkeling van ziekten en plagen is echter niet éénduidig (Bockus & Shroyer, 1998). In het geval van Rhizoctonia zal een kerende bodembewerking door middel van ploegen de graad van aantasting reduceren (Rovira, 1986). Door de kerende bewerking worden de schimmeldraden verstoord en worden ze geremd in groei en ontwikkeling bij het drogen van de bodem na ploegen (Paulitz et al., 2002). In een experiment waarbij gedurende drie seizoenen de aantasting door Rhizoctonia bij een niet-kerende grondbewerking werd vergeleken met een kerende bewerking, kon gemiddeld een reductie van 83 % vastgesteld worden bij de kerende grondbewerking t.o.v. de niet-kerende bewerking, wat duidelijk het belang van ploegen weergeeft (Macnish, 1985). 30 7. Geïntegreerde controle van Rhizoctonia spp. De controle van ziektes veroorzaakt door Rhizoctonia spp. is erg moeilijk aangezien de grondgebonden schimmel erg divers is, vele waardplanten heeft en in staat is om scleroten te produceren en saprofytisch te overleven op gewasresten (Ohkura, 2009). Met fungicidenbehandelingen kan de infectie en de uitbreiding van deze plant pathogeen tegen gegaan worden. Vaak zijn deze behandelingen onvoldoende effectief, daarom zijn ook verschillende zaadfirma’s bezig met de ontwikkeling van R. solani resistente rassen. De inzet van deze resistente rassen moet gecombineerd worden met preventie en biologische bestrijdingsmiddelen. 7.1 Preventie Om Rhizoctonia-ziekte tegen te gaan is preventie een zeer belangrijk punt waar elke landbouwer de nodige aandacht aan moet besteden. R. solani wordt verspreid via regen of irrigatiewater, via gereedschap dat gecontamineerde grond met zich meedraagt of via besmet zaaigoed (Disco, 2010). De preventie voor Rhizoctonia houdt een goede drainage en bodemstructuur in. Men dient hygiënisch te werken, wat wil zeggen dat besmette gewasresten goed worden ingewerkt en gecontamineerd gereedschap wordt gereinigd. Verder is schoon zaaizaad een vereiste alsook het niet te vroeg of diep zaaien en in een grond die voldoende droog is. Tot slot is een ruime vruchtwisseling zonder andere waardplanten erg belangrijk (Buizer et al., 2006). 7.1.1 Vruchtwisseling Zoals ook bij vele andere schimmels wordt het ziekteverloop en de omvang van de schade grotendeels bepaald door de infectiedruk vanuit de grond. Door het toepassen van een ruime vruchtwisseling wordt het inoculum in de grond verminderd. De keuze van de gewassen die in de rotatie worden opgenomen is afhankelijk van de Rhizoctonia soort en AG die aanwezig is. Rhizoctonia bestaat uit verschillende anastomosegroepen die elk hun specifieke waardplantenreeks hebben. Het is dus belangrijk dat hier in de vruchtwisseling rekening mee gehouden wordt. Algemeen bevordert een rotatie van suikerbiet, maïs, gras en vollegrondsgroenten de R. solani populatie in de bodem. Klassieke granen, gele mosterd of bladrammenas in de rotatie verminderen de problemen (zie ook verder) (Haesaert, 2013). Een goede rotatie kan dus helpen om de ziekte te onderdrukken en leidt bovendien ook tot een meer gezonde bodem (Schillinger & Paulitz, 2006). De laatste jaren duiken echter gevallen op van kruisaantasting waarbij ook de niet-waardplanten worden aangetast. Zo merkte men in New York op dat bij het kweken van groenten de rotatie met maïs niet effectief meer was om Rhizoctonia te onderdrukken (Ohkura et al.,2009). Andere auteurs benadrukken de mogelijkheid om via monocultuur een specifieke antagonistische populatie op te bouwen. Een afname van de ziekte door R. solani werd reeds aangetoond in monoculturen van tarwe, suikerbieten, aardappelen en bloemkool (Anees et al., 2010; Postma et al., 2010; Sneh et al., 1996; Weller et al., 2002). 31 7.2 Biologische bestrijding m.b.v. micro-organismen Omwille van de toenemende problemen bij het toepassen van een chemische bestrijding, zoals het optreden van resistentie, het kleiner aantal beschikbare werkzame stoffen en de druk op het milieu, groeit de interesse in biologische bestrijdingsmiddelen (Heydari & Pessarakli, 2010; Whipps & Davies, 2000). Biologische bestrijding is het bestrijden van plagen en ziekten met biologische methoden of natuurlijke vijanden van de plaag of ziekte (Gerhardson, 2002). Tegen Rhizoctonia spp. zijn in verschillende cultuurgewassen tal van micro-organismen gekend die effectief zijn tegen het pathogeen, anderen hebben dan weer het vermogen om de resistentie van de plant te verhogen (Raaimakers et al., 2009). Hieronder worden enkele van deze bacteriën en schimmels besproken, hun classificatie is in tabel 4 weergegeven. Tabel 4: Classificatie van enkele micro-organismen effectief tegen Rhizoctonia (ncbi, 2014) Rijk Stam Klasse Orde Familie Geslacht Soort Fungi Ascomycota Sordariomycetes Hypocreales Hypocreaceae Trichoderma Trichoderma harzianum Fungi Ascomycota Eurotiomycetes Eurotiales Aspergillaceae Penicillium Meerdere Fungi Glomeromycota Glomeromycetes Glomerales Glomeraceae Meerdere Meerdere Bacteria Proteobacteria Gammaproteobacteria Pseudomonadales Pseudomonadaceae Pseudomonas Pseudomonas fluorescens 7.2.1 Trichoderma spp. en Penicillium spp. Trichoderma spp. zijn nuttige, vrijlevende bodemschimmels behorende tot het fylum van de Ascomycota die op bijna alle grondsoorten en substraten kunnen voorkomen. De meest toegepaste Trichoderma-soort is Trichoderma harzianum, er zijn echter nog andere specifieke parasieten van R. solani zoals Trichoderma hamatum (Harman et al., 2004). Deze schimmels zijn vooral bekend om hun groeibevorderende effecten. Trichoderma maakt fosfor en andere nutriënten beter oplosbaar, verhoogt de efficiëntie van het stikstofgebruik en stimuleert de wortelontwikkeling (Harman, 2006). Hierdoor gaat minder energie verloren in de afweer tegen ziekteverwekkende schimmels en blijft meer energie over voor o.a. plantengroei. Trichoderma spp. hinderen ook direct de pathogeengroei door mycoparasitisme, ze gaan zich dus voeden met het mycelium van het pathogeen. Deze parasitering door Trichoderma spp. bestaat uit een aantal stappen. De eerste stap is chemotropisme, dit is de gerichte groei naar het pathogeen op basis van een chemische gradiënt. Hierna komt herkenning en twee tot drie dagen na inoculatie volgt de aanhechting en wikkeling rondom de hyfen. Vervolgens worden celwand degraderende enzymen geproduceerd waaronder chitinasen, glucanasen, proteasen en cellulasen en na voldoende afbraak kan Trichoderma de gastheer penetreren (Steyaert et al., 2003). De nutriënten van de antagonist kunnen nu geëxtraheerd en aangewend worden voor eigen groei (Dos Reis Almeida et al., 2007). 32 Ook zijn bepaalde schimmels in staat om antibiotica te produceren, zo is de aanmaak van onder andere gliotoxine en peptaibolen door verschillende Trichoderma soorten een onderdeel van hun antifungale werking (Howell, 2003; Kubicek et al., 2007). Commerciële inocula van Trichoderma zijn reeds op de markt beschikbaar voor de bestrijding van R. solani, zoals bijvoorbeeld TRIANUM-P van Koppert B.V. (Mechelen, België). Net zoals Trichoderma spp. zijn Penicillium spp. mycoparasieten en kunnen een aantal soorten een antagonistische activiteit uitoefenen op Rhizoctonia. Dikwijls kunnen deze soorten microscopisch waargenomen worden op het mycelium van Rhizoctonia. In sommige gevallen is de werking van deze schimmels gesteund op de productie van toxische metabolieten en spreekt men van necrotische mycoparasitisme (Anderson et al., 1988). 7.2.2 Arbusculaire mycorrhiza Arbusculaire mycorrhiza schimmels (AMF) zijn endogene schimmels die behoren tot het fylum van de Glomeromycora. Ze zijn genoemd naar de sterk vertakte intracellulaire, boomvormige schimmelstructuren (arbuscules) die ze vormen binnen hun gastheer. Voor landbouwgewassen zijn de arbusculaire mycorrhiza’s zeer relevant, meer dan 80 % van alle plantensoorten kan een symbiose aangaan met deze schimmels. De meeste mycorrhiza schimmels zijn voor hun energie en koolstof afhankelijk van deze symbiose met de plant, want ze hebben weinig of geen mogelijkheid om op dood organisch materiaal te groeien. De arbuscules die gevormd worden in de cellen van de binnenste wortelcortex vormen de uitwisselingsplaatsen, waar de mycorrhiza zich voeden met de assimilaten aangemaakt door de planten (Hodge, 2000). In ruil voor deze voedingsstoffen verhogen AMF de absorptie (vooral van fosfor) en de tolerantie van de plant ten aanzien van zware metalen, waterstress, bepaalde pathogene schimmels (vooral bodempathogenen) en nematoden (Blaszkowski, 2003). De biocontrole van AMF bestaat uit een competitie voor infectieplaatsen en fotosynthetische producten waardoor de wortelschade door pathogenen ingeperkt wordt. Verder resulteert kolonisatie door AMF in een hogere resistentie van planten via een aantal fysische en fysiologische processen, waaronder het verhogen van de celwanddikte of veranderingen in de opbouw van de microbiële gemeenschappen in de mycorrhizosfeer. Het toedienen van AMF blijkt inderdaad een remmend effect te hebben op de infectie door Rhizoctonia. In het onderzoek van Yao et al. (2002) werden aardappelen van het ras Goldrush geïnoculeerd met Glomus etunicatum en na drie weken werden de planten in contact gebracht met R. solani. In vergelijking met de planten die niet met AMF werden geïnoculeerd was een reductie in aantasting waar te nemen van 60,2 tot 71,2 %. 33 7.2.3 Pseudomonas bacteriën Het genus Pseudomonas is één van de meest veelbelovende groepen van de rhizosfeerbewoners die reeds bewezen heeft een positief effect te hebben op het vlak van ziekte-onderdrukking van Rhizoctonia spp. (O’ Sullivan & O’ Gara, 1992). De interesse naar de inzet van dit genus in de biologische bestrijding van bodempathogenen is erg groot en dit omwille van zijn positieve kenmerken. Zo worden de Pseudomonas bacteriën gekenmerkt door een snelle in vitro groei, goede kolonisatie van plantenwortels, snelle vermenigvuldiging, gebruik van wortelexudaten als voedselbron, productie van een breed spectrum aan bioactieve metabolieten, agressieve competitie met andere micro-organismen en snelle adaptatie aan omgevingsstress (Weller, 2007). De biologische bestrijding door bacteriën is gesteund op vijf mechanismen. De eerste methode die de biologische bestrijders hanteren in de onderdrukking van het pathogeen is competitie. Door de competitie voor belangrijke nutriënten zoals koolstof, stikstof en ijzer, kan het pathogeen niet genoeg nutriënten opnemen waardoor deze onderdrukt wordt. Zo produceren fluorescerende Pseudomonas bijvoorbeeld sideroforen, dit is een ijzerbindend ligand dat zorgt voor een zeer efficiënte opname van ijzer (Haas & Defago, 2005). Net zoals Trichoderma en Penicillium spp. zijn Pseudomonas ook in staat om aan mycoparasitisme te doen. Een volgend belangrijk mechanisme in de biologische bestrijding door micro-organismen is de productie van antibiotica. Zo produceren Pseudomonas spp. o.a. fenazine derivaten, waterstofcyanide en pyrrolnitrine (Raaijmakers et al., 2006). Een voorbeeld hiervan is de productie van phenazine-1-carboxamide (PCN) en fenazine-1-carboxylzuur (PCA) door Pseudomonas CMR12a dat werd geïsoleerd uit de rhizosfeer van cocoyam in Kameroen en gebruikt wordt in de biologische bestrijding van Pythium myriotylum (Perneel et al., 2007). Een andere methode is inductie van systemische resistentie. Dit fenomeen is reeds waargenomen in rijst en tomaten (P. fluorescens en P. aeruginosa) en ook in sojaboon (P. aureofaciens) (Nandakumar et al, 2001; Siddiqui & Shaukat, 2002; Jung et al., 2007). Tot slot kunnen ze ook bio-emulgatoren produceren als bestrijding van pathogenen. Bioemulgatoren of biosurfactants zijn oppervlakte-actieve stoffen die de eigenschappen van een vloeistof in de buurt van grensvlakken veranderen en ze bezitten zowel een hydrofiel als een lipofiel gedeelte. Ze zorgen ervoor dat bacteriën zich beter op of naar het plantoppervlak kunnen bewegen, dat bepaalde componenten beter beschikbaar zijn als substraat voor de bacteriën en door hun amfipatische eigenschappen is er meer interactie met membranen. In vitro werd reeds de antagonistische werking van enkele cyclische lipopeptiden zoals viscosinamide en tensine tegen R. solani aangetoond (Nielsen et al., 1999; Nielsen et al., 2000). Ook Pseudomonas CMR12a produceert biosurfactants, namelijk de cyclische lipopeptiden motiline en sissiline. 34 7.3 Invloed van organisch materiaal Omwille van de reeds eerder genoemde toenemende problemen bij het toepassen van een chemische bestrijding en de druk op het milieu werd gezocht naar alternatieven zoals het gebruik van organische materialen (Abbasi et al., 2006). Het toepassen van organisch materiaal zou zorgen voor een reductie van voorkomen en agressiviteit van bodemgebonden ziektes (Subbarao & Hubbard, 1999). Verschillende factoren zoals type plantenmateriaal, tijdstip en manier van toedienen en overige biologische, chemische en fysische factoren hebben echter wel een sterke invloed op de efficiëntie van het toegevoegde organische materiaal (Lazarovits et al., 2005). Compost, Brassicaceae plantenresten en lignine zijn drie vormen van organisch materiaal die worden ingezet in de bestrijding tegen Rhizoctonia en om het nutriëntentgehalte van de bodem op peil te houden. 7.3.1 Compost Compost wordt verkregen wanneer vers organisch materiaal via aërobe microbiële afbraakprocessen wordt omgezet tot een gehomogeniseerd product. Dit product bevat een hoog gehalte aan organische stof en organisch gebonden stikstof. Door de hoge temperaturen die tijdens het composteringsproces bereikt worden en de stabiele microbiële populatie kunnen aanwezige pathogenen worden afgedood. Compost is echter een heel heterogeen product door het verschil in startmateriaal, composteringsmethode en leeftijd van de compost. Hierdoor kan het effect van compost op Rhizoctonia sterk verschillen van situatie tot situatie (Tuitert et al., 1998). Zo bleek uit het onderzoek van Hoitink & Boehm (1999) dat slechts in 20 % van de gevallen compost een invloed had op de onderdrukking van R. solani en dat compost gemaakt van lignocellulose-rijk materiaal met een hoger aandeel aan Trichoderma spp. het grootste positief effect had. De effectiviteit van de compost hangt dan ook in grote mate af van de aanwezigheid van micro-organismen die een antagonistische werking hebben op de pathogene organismen (Scheuerell & Mahaffee, 2005). 7.3.2 Brassicaceae plantenresten De groenbemesters gele mosterd (Sinapis alba L.) en bladrammenas (Raphanus sativus L.) worden vaak ingezet in de bestrijding van Rhizoctonia. Ze behoren tot de familie van de kruisbloemigen, de Brassicaceae, en bezitten heel wat landbouwkundige voordelen. Zo zorgen ze voor een stijging van de hoeveelheid organisch materiaal in de bodem, een daling van het stikstofverlies in de winter en een verbetering van de bodemstructuur (Snapp et al., 2007). Deze kruisbloemigen worden ingezet ter onderdrukking van Rhizoctonia omdat ze glucosinolaten bevatten. Dit zijn belangrijke zwavelhoudende secundaire metabolieten die door enzymen kunnen worden gehydrolyseerd tot isothiocyanaten. Het zijn voornamelijk deze isothiocyanaten die zorgen voor de fungicide eigenschappen. R. solani is vatbaar voor deze stof, maar de gevoeligheid is zeer afhankelijk van onder andere de anastomosegroep en verschijningsvorm van de schimmel. Het proces waarbij specifieke plantensoorten die duidelijk gedefinieerde toxische moleculen bevatten die schadelijke schimmels in de bodem kunnen aantasten wordt biofumigatie genoemd. De exacte werkingswijze van deze glucosinolaten en hun degradatieproducten ten aanzien van de onderdrukking van R. solani is echter nog niet volledig opgehelderd (Lamers et al., 2004). 35 7.3.3 Lignine Lignine is de meest voorkomende organische component in planten na cellulose. Het is een heteropolymeer dat wordt gevormd via oxidatieve copolymerisatie van de fenolische monomeren p-coumaryl, coniferyl en sinapyl (Thevenot et al., 2010). Lignine is in planten chemisch verbonden met cellulose en hemicellulose, wat zorgt voor de stevigheid van de celwand en bescherming tegen cellulose afbrekende organismen. Enkele schimmels met ligno cellulose afbrekende eigenschappen kunnen zorgen dat de cellulose ter beschikking komt. Deze schimmels zijn basidiomyceten en worden ook wel witrotschimmels genoemd. Butler & Day (1998) vonden dat de lignine degraderende enzymen geproduceerd door deze schimmels ook melanine konden afbreken. Melanine wordt teruggevonden in de celwand van de hyfen en in de scleroten van Rhizoctonia, het zorgt onder andere voor bescherming tegen uitdroging en straling, maar ook voor de druk die opgebouwd wordt in de appressoria (Butler et al., 2005). Het belangrijkste enzym in de afbraak van melanine is mangaan peroxidase en dit zorgt er dus voor dat melanine in scleroten wordt afgebroken en deze zo meer vatbaar worden voor biotische en abiotische stress. Van Beneden et al. (2010) toonden aan dat scleroten in grond aangerijkt met lignine meer vatbaar waren voor parasitisme door Trichoderma spp.. Ook bleek dat de incorporatie van Kraft Pine Lignine, een zijproduct van de papierindustrie, in de bodem een reducerend effect had op de scleroten van R. solani. Deze waarnemingen gingen gepaard met een activiteitsstijging van het enzym mangaan peroxidase. Om melanine afbraak te stimuleren, zou men deze witrotters (bijvoorbeeld oesterzwam of bruine eikenzwam) kunnen toedienen aan de bodem, maar aangezien zij vaak reeds in hoge aantallen aanwezig zijn in de bodem, is inoculatie meestal overbodig. 7.4 Resistente rassen Een groot deel van de beheersing van Rhizoctonia in de bietenteelt komt van de inzet van resistente rassen. Deze werden in 2001 in Europa geïntroduceerd en het totale aandeel van de Rhizoctonia en Rhizomanie resistente rassen bereikte in 2007 al een aandeel van ruim 18 %. Door het inzetten van deze rassen wordt getracht de verdere uitbreiding van R. solani in te perken en de opbrengst te stabiliseren (Büttner et al., 2002). Deze tolerantie zorgt echter niet voor een volledige immuniteit, maar de kolonisatie van het wortelweefsel is minder dan bij een gevoelig ras. Indien de infectiedruk laag is, moet het gebruik van deze tolerante rassen vermeden worden, Er bestaat namelijk een omgekeerde relatie tussen het resistentieniveau en het opbrengstpotentieel, hoe resistenter het ras, hoe lager de opbrengst. Ook in de aardappel-, maïs- en graanteelt worden verschillen in gevoeligheid gevonden tussen verschillende rassen met betrekking tot stengelaantasting en opbrengstderving, maar deze rasverschillen zijn heel wat minder duidelijk (Postma et al., 2004). 7.5 Chemische bestrijding Indien bovenstaande methoden niet voldoende zijn om Rhizoctonia aantasting tegen te gaan, moet men overgaan tot een chemische bestrijding. Vroeger werd vaak bodemontsmetting toegepast, deze methode is echter niet zo efficiënt door de snelle 36 herbesmetting van de grond. Voor 2006 werd frequent het bodemontsmettingsmiddel met breed werkingsspectrum methylbromide gebruikt, maar dit middel werd, net zoals zijn alternatief product 1,3-dichloorpropeen, verboden. Vooral in de aardappelteelt zijn er werkzame stoffen die worden ingezet als pootgoedontsmetting. Zo heb je formuleringen gebaseerd op flutolanil, dat wordt ingezet tegen R. solani bij aardappelen maar ook tegen R. cerealis bij granen. Het verhindert vooral de schimmelgroei en penetratie vanuit de infectiekussentjes. Ook pencycuron, azoxystrobine en mepronil worden als droogontsmetting ingezet tegen R. solani bij aardappelpootgoed. 7.5.1 Sedaxane Sedaxane is een nieuwe werkzame stof ontworpen voor zaadontsmetting door Syngenta. Het is een breed werkend fungicide dat kan worden ingezet tegen bodem- en zaad overdraagbare schimmelziekten zoals Rhizoctonia solani, Ustilago en Tilletia species, Microdochium nivale en Typhula incarnata. Dit fungicide behoort tot de groep van de succinaat dehydrogenase inhibitoren. Deze inhiberen het metabolisme van de schimmel door binding met het succinaat dehydrogenase enzym waardoor de cellulaire respiratie en energieproductie worden geremd (figuur 10). Het toepassen van dit middel zorgt voor een verbetering van de kwaliteit van de wortels, een betere opkomst en stresstolerantie, wat leidt tot een hogere opbrengst (Syngenta, 2011). In het onderzoek van Goll et al. (2014) werd reeds de gevoeligheid van verschillende Rhizoctonia isolaten voor dit fungicide getest. Hieruit bleek dat alle isolaten gevoelig waren voor Sedaxane en er geen significant verschil was tussen de verschillende isolaten afkomstig van verschillende landen. Figuur 10: Inhibitie van het metabolisme van de schimmel door sedaxane. Door binding met het succinaat dehydrogenase enzym wordt de Krebs cyclus en daarmee ook de cellulaire respiratie en energieproductie geremd. In deze thesis wordt de efficiëntie van dit product nagegaan door behandelde tarwezaden op medium te laten kiemen. Hieraan wordt inoculum toegevoegd van de verzamelde Rhizoctonia isolaten. 37 HOOFDSTUK 2 : Experimenteel gedeelte: Diversiteit van Rhizoctonia in landbouwgewassen 1. Doelstelling Het genus Rhizoctonia bestaat zoals eerder gezegd uit een heterogene verzameling van schimmels die verschillende eigenschappen gemeen hebben maar genetisch tot verschillende groepen (AG) behoren. Het eerste deel van deze thesis bestaat uit het in kaart brengen van de diversiteit van Rhizoctonia in landbouwgewassen verspreid over Vlaanderen. Zo kan een beeld geschetst worden van de in Vlaanderen aanwezige soorten en kan overgegaan worden tot een effectieve bestrijding. In het tweede deel wordt de pathogeniteit van de verzamelde Rhizoctonia isolaten op niet behandelde tarwezaden getest. Vervolgens wordt voor een selectie van de isolaten de gevoeligheid aan de werkzame stof sedaxane nagegaan. Figuur 11 geeft de verschillende stappen van dit onderzoek weer. Figuur 11: Schematisch overzicht experimenteel gedeelte 2. Materiaal en methoden 2.1 Diversiteit van Rhizoctonia in landbouwgewassen 2.1.1 Aanleggen collectie isolaten met wortels als startmateriaal Gedurende de oogstperiode van het jaar 2013 werden verspreid over Vlaanderen stalen genomen in verschillende landbouwgewassen. De nadruk werd gelegd op wintertarwe, maar ook in andere traditionele granen zoals gerst en triticale werden stalen genomen. Verder werden nog stalen van maïs en in mindere mate bieten en aardappelen onderzocht. Een overzicht van de locaties, de voorvrucht en bodemsoort worden weergegeven in bijlage 1. Bij deze staalnames werd gericht te werk gegaan en gezocht naar plaatsen in het perceel waar er aantasting van Rhizoctonia zou kunnen zijn. Om een representatief staal te bekomen werden er voor de granen verspreid over het veld 20 wortels uitgetrokken, voor maïs en bieten waren dit er 10. In het geval van de aardappelen werd op de geoogste knollen in de schuur op zoek gegaan naar symptomen van Rhizoctonia. 38 Van elke wortelstaal werden acht wortelstukken van ongeveer 1 cm afgesneden. In een verticale flow werden deze eerst gedesinfecteerd in 1 % bleekwater om oppervlakkige schimmels en bacteriën af te doden. Vervolgens werden ze twee maal afgespoeld in steriel water en op wateragar medium gelegd. Aan dit arm medium werd ook telkens 800 µl van 1 M NaOH toegevoegd om de groei van andere schimmels tegen te gaan en die van Rhizoctonia te bevorderen. Na een incubatieperiode van 2 tot 4 dagen bij kamertemperatuur in een donkere omgeving werden de platen onderzocht op mogelijke Rhizoctonia-kolonies. De schimmels waarvan het mycelium een groei vertoonde dat vergelijkbaar was met die van een referentie isolaat werden met behulp van een ponsbuis nogmaals overgezet op wateragar. Via een dissectiemicroscoop konden de rechte vertakkingen waargenomen worden (figuur 12), wat het zoeken naar Rhizoctonia-achtige kolonies vergemakkelijkte. Tot slot werden deze na een incubatieperiode van opnieuw 2 tot 4 dagen bij kamertemperatuur overgezet op het rijk medium potato dextrose agar (PDA), waar ook het antibioticum chlooramfenicol (100 mg/l) werd aan toegevoegd. Om isolaten te bekomen die 100 % zuiver zijn, werd getracht één enkele hyfe over te zetten van wateragar naar PDA. Deze hyfe werd onder de microscoop aangeprikt en met een steriele pasteurpipet overgezet. Indien mogelijk kon dit ook met een ponsbuisje gebeuren. De zuivere isolaten werden vervolgens bewaard bij 5 °C. Figuur 12: Rechte vertakkingen zichtbaar onder dissectiemicroscoop 2.1.2 Aanleggen collectie isolaten via tandenstokermethode Een tweede set isolaten werd via de tandenstokermethode aangelegd zoals beschreven door Paulitz & Schroeder (2005). Hierbij gebruikt men bodemstalen als startmateriaal i.p.v. wortels zoals hierboven beschreven. Een deel van deze bodemstalen werd verkregen op hetzelfde moment van de eerste staalnames, het overige gedeelte werd kort na de winter verzameld op nieuwe percelen. Deze bodemstalen werden op dezelfde manier als de wortels verkregen, namelijk door gericht te zoeken naar plaatsen waar aantasting door Rhizoctonia mogelijk was. Deze stalen werden tot slot samengebracht tot een representatief mengstaal. Per mengstaal werden twee tandenstokers gedurende 48 uur in de aarde geïncubeerd. Vervolgens werden de tandenstokers overgeplaatst op wateragar medium met carbenicilline (50 mg/l) en streptomicine (50 mg/l) (zie figuur 13). De stappen die hierop volgen zijn dezelfde zoals onder 2.1.1 beschreven. 39 Figuur 13: Tandenstokermethode 2.1.3 DAPI-kleuring De eerste stap in de identificatie is het onderscheiden van de tweekernige Rhizoctonia isolaten van de meerkernige R. solani isolaten. Eerst werd een stockoplossing gemaakt van 1 mg 4,6-diamino-2 fenyl indole, dihydrochloride (DAPI; Sigma-Aldrich) per ml dimethylformamide. Vervolgens werd jong mycelium afkomstig van de zuivere isolaten in een 3:1 ethanol:azijnzuuroplossing gebracht gedurende ten minste tien minuten. Na afspoeling met gedestilleerd water werden de cellen in een verdunning van de stockoplossing (10 µg stockoplossing per ml gedestilleerd water) gebracht gedurende tien minuten en opnieuw afgespoeld met gedestilleerd water. Tot slot werden de cellen in 25 % glyceroloplossing gebracht. Na deze kleuring kon het aantal kernen geteld worden met een Olympus BX51 microscoop. De preparaten kunnen via deze methode gedurende een lange tijd bewaard worden. Indien lange bewaring niet nodig was, werd een druppel DAPI aan een concentratie van 10 µl per ml rechtstreeks op het preparaat gebracht en bekeken onder de microscoop. Resultaten van deze kleuring worden in hoofdstuk 4 onder 1.2 weergegeven. 2.1.4 PCR analyse van de rDNA-ITS regio Mycelium afkomstig van de bekomen zuivere isolaten werd overgezet op vloeibaar PDB en gedurende een week geïncubeerd bij kamertemperatuur in een donkere omgeving. Vervolgens werden de schimmels met behulp van een steriele pincet en pipet in eppendorfbuisjes overgebracht en gecentrifugeerd gedurende 10 minuten. Nadien kon de waterige fase afgepipetteerd worden. Na spoelen met gedestilleerd water en opnieuw centrifugeren gedurende 10 minuten werden de eppendorfbuisjes gedurende ten minste 30 minuten in de vriezer bewaard bij - 80°C. Vervolgens werd het materiaal gevriesdroogd en kon het gedurende langere tijd bewaard worden bij kamertemperatuur. Verdere extractiestappen werden uitgevoerd met behulp van een commerciële DNA-extractie kit (Invisorb Spin Plant Mini Kit, Stratec molecular). Primers ITS4 en ITS5 werden gebruikt voor de amplificatie van de nucleaire rDNA-ITS regio. Voor de PCR reactie werd gewerkt met een hoeveelheid van 2 µl genomisch DNA (50 ng/µl) verkregen uit deze extractie waaraan 23 µl PCR-mix werd toegevoegd. Deze mix bestaat uit 5 µl 5x GoTaq PCR buffer, 1,25 µl dNTPs (5mM), 1 µl van elke primer (5 µM), 0,12 GoTaq polymerase (5u/µl) en 14,63 µl steriel zuiver water. De PCR reactie start met de initiële denaturatiestap van 5 min bij 94 40 °C, gevolgd door 40 cycli van 45 sec bij 94 °C, 30 sec bij 52 °C en 90 sec bij 72 °C om af te sluiten met de finale extensie stap van 6 min bij 72 °C. 2.1.5 Sequenering van de ITS-rDNA regio Primers ITS4 en ITS5 werden in de PCR reactie dus gebruikt voor de amplificatie van de ITS-regio, meer bepaald de nucleaire ribosomale 18S-5.8S-28S gen cluster (White et al., 1990). De PCR producten werden geanalyseerd via elektroforese (120 V, 40 min) op een 1,5 % agarose gel in 1x TAE buffer. Indien men na de PCR bandjes ziet op de gel, dan kan men besluiten dat de PCR reactie geslaagd is. Om de overschotten van primers en dNTP’s te verwijderen na de PCR reactie werd op de PCR-producten een purificatie uitgevoerd, hierna konden deze gevriesdroogd worden en opgestuurd naar Macrogen te Korea waar de eigenlijke sequenering werd uitgevoerd. Resultaten van deze sequenering worden onder 1.3 weergegeven. 2.2 In vitro bepaling van de pathogeniteit van de Rhizoctonia isolaten op tarwezaden Om de pathogeniteit van de verzamelde Rhizoctonia isolaten na te gaan werden in vitro pathogeniteitstesten opgezet. Hierbij werd nagegaan wat het effect is van de schimmel op de kieming van niet behandelde tarwezaden. De zaden werden eerst gesteriliseerd in 1 % bleekwater, dan in 70 % ethanol en vervolgens afgespoeld met steriel gedemineraliseerd water. Per herhaling werden 8 van deze zaden op een gelijke afstand gelegd op Gamborg B5 medium in vierkanten petriplaten van 12 cm op 12 cm. Tussen twee zaden werd een ponsje van actief groeiend mycelium geplaatst als inoculum. Deze opstelling wordt in figuur 14 weergegeven. Na een incubatie van 62 uur bij kamertemperatuur waren de zaden gekiemd en kon de plaat worden rechtgezet om een correcte verdere groei te garanderen. Verder werd de onderste helft van de petriplaat afgedekt met aluminiumfolie zodat de wortels in het donker konden groeien. Na zeven dagen incubatie werden de ziektesymptomen van de zaailingen gescoord. Kieming van de zaden (0 of 1), het aantal wortels, lengte en aantasting van de wortels, lengte en aantasting van de hypocotyl (0 tot 4) werden hierbij opgemeten. Figuur 14: Opstelling agressiviteitstest 41 2.3 In vitro bepaling van de pathogeniteit van de Rhizoctonia oryzae isolaten op maïszaden In tabel 6 onder 1.3 ‘sequenering van de ITS-rDNA regio’ worden de gesequeneerde Rhizoctonia isolaten weergegeven. Uit deze sequenering bleken twee isolaten (isolaat 10 en 12) Rhizoctonia oryzae te zijn. Aangezien deze voornamelijk maïs als waardplant heeft, leek het interessant om bovenstaande agressiviteitstest voor deze twee isolaten ook met maïszaden uit te voeren. De zaden waren afkomstig van de proefhoeve te Bottelare en waren van de variëteit Messago (AVEVE). Deze zaden waren reeds behandeld met Mesurol, gebaseerd op de werkzame stof methiocarb (carbamaten), dit is een belangrijk product tegen vogels en fritvliegschade in maïs. Door de zaden goed te spoelen met water kon deze laag ontsmetting verwijderd worden. De opstelling van de proef is volledig hetzelfde als voor de tarwezaden, maar hier werden per plaatje slechts zes zaden uitgelegd i.p.v. acht. Dit wegens de grotere vorm van de maïszaden. Isolaat 10 en 12 werden als inoculum toegevoegd en ook een controlereeks werd in deze proef opgenomen. De scoring van de parameters verliep ook analoog aan de hierboven beschreven werkwijze. 2.4 In vitro bepaling van de gevoeligheid aan de werkzame stof sedaxane Voor een selectie van de verzamelde isolaten werd ook de gevoeligheid voor de chemische actieve stof sedaxane nagegaan. Op deze manier kan men zien of dit middel zorgt voor een hogere opbrengst door een verbetering van de kwaliteit van de wortels en een betere opkomst. De zaden werden gecoat met het product Vibrance Gold, dat 4,7 % W/W sedaxane bevat. De verdere samenstelling van dit product wordt in tabel 5 weergegeven. De behandeling werd herhaald voor drie verschillende concentraties, namelijk 1 liter per ton, 2 l/ton en 4 l/ton. Aan de hand van het duizendkorrelgewicht van de tarwezaden kon de benodigde hoeveelheid van het product berekend worden. De verdere opstelling en scoring van deze proef verliep op dezelfde wijze zoals hierboven beschreven voor de agressiviteitstest. Tabel 5: Samenstelling Vibrance Gold Chemische naam Concentratie Sedaxane Fludioxonil Difenoconazool Propane-1,2-diol Poly(oxy-1,2-ethanediyl),alfa-9-octadecenylomega-hydrocy-,(Z)- 4,7 % W/W 2,3 % W/W 2,3 % W/W 5 - 10 % W/W 5 - 10 % W/W 42 2.5 Statistische verwerking van de in vitro testen Vervolgens werd de volledige dataset van beide in vitro testen verwerkt met het statistisch programma IBM SPSS Statistics 20. Om na te gaan of er verschillen waren in agressiviteit tussen de verschillende isolaten kan gebruik gemaakt worden van een ANOVA test. Aangezien de resultaten van de testen schattingen en scores zijn en hier dus niet aan de voorwaarden voor een ANOVA voldaan is, moet men overgaan naar het niet-parametrische alternatief, namelijk een Kruskal Wallis test (P<0,05). Deze Kruskal Wallis test geeft weer of er significante verschillen zijn, indien dit het geval is moeten de verschillende groepen twee aan twee vergeleken worden met een Mann-Whitney U test. Door de grootte van de uitgevoerde proeven was dit echter niet mogelijk en werd om de significante verschillen tussen de groepen na te gaan toch gebruik gemaakt van de parametrische post hoc Tukey test. Om het effect van de zaadbehandeling na te gaan wordt binnen één anastomosegroep gekeken naar de verschillen tussen de dosissen. Deze testen zijn kleiner van omvang en hierbij kon men wel de Mann-Whitney U test gebruiken (P<0,05). 43 HOOFDSTUK 3 : Resultaten en bespreking 1. Diversiteit van Rhizoctonia in landbouwgewassen 1.1 Aanleggen collectie isolaten Een overzicht van alle verzamelde stalen met hun locatie, voorvrucht en bodemsoort wordt in bijlage 1 weergegeven. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen de stalen die zijn onderzocht via de wortelmethode, via de tandenstokermethode of beide methoden. Na opzuivering en selectie van de stalen werden zuivere isolaten bekomen die verder onderzocht werden via DAPI-kleuring, PCR en sequenering. Parallel met de testen van de bekomen isolaten afkomstig van op het veld werd ook gewerkt met enkele referentie isolaten afkomstig van de schimmelcollectie van Universiteit Gent, MUCL te Louvain-la-Neuve en de proefhoeve te Bottelare. 1.2 DAPI-kleuring Na uitvoering van de kleuring zoals beschreven in hoofdstuk 2, 2.1.3 ‘DAPI-kleuring’, konden duidelijk de kernen waargenomen worden. Zo was het mogelijk een onderscheid te maken tussen tweekernige (figuur 15) en meerkernige (figuur 16) Rhizoctonia isolaten. Maar bij deze stap konden ook de isolaten die niet behoorden tot het genus Rhizoctonia gedetecteerd worden (figuur 17). Figuur 15: Binucleate Rhizoctonia isolaten 44 Figuur 16: Multinucleate Rhizoctonia isolaten Figuur 17: Geen Rhizoctonia: sporenvormende schimmels 1.3 Sequenering van de ITS-rDNA regio Om te controleren of de PCR reactie geslaagd was, werd steeds 2 µl DNA op gel gezet en een elektroforese uitgevoerd. Na amplificatie met de ITS4-ITS5 primers worden amplicons van de ITS regio (nucleaire ribosomale 18S-5.8S-28S gen cluster) bekomen met een grootte van ongeveer 700 basenparen, deze grootte kan men verifiëren a.d.h.v. de DNA ladder. In onderstaande figuur is het resultaat van de elektroforese weergegeven voor enkele isolaten bekomen via de wortelmethode. Figuur 18: Bandenpatroon na amplificatie met ITS4-ITS5 primers 45 Vervolgens werden de PCR producten gezuiverd en gesequeneerd. In tabel 6 worden de isolaten weergegeven die na de sequenering van het genus Rhizoctonia bleken te zijn en die verder gebruikt werden in het tweede deel van dit onderzoek (enkel isolaat 23, R. oryzae, werd wegens tijdsgebrek niet meer opgenomen in de proeven). De resultaten van de sequenering van alle overige stalen worden in bijlage 2 weergegeven. Isolaten 15 t.e.m. 21 zijn stalen afkomstig van aardappelen van het bedrijf Agripom te Tielt. De overige isolaten waarvoor geen voorvrucht en bodemtype weergegeven is zijn referenties. Tabel 6: Verzamelde collectie Rhizoctonia isolaten Isolaat 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Gewas / Sla Wintertarwe Aardappel Sla Sla / / / Wintertarwe Wintertarwe Wintertarwe Aardappel Maïs Aardappel Aardappel Aardappel Aardappel Aardappel Aardappel Aardappel / Wintertarwe Locatie Bottelare Unief Poperinge Bottelare Unief Unief Bottelare Bottelare Bottelare Bottelare Bottelare Bottelare Bottelare Tongeren Flaucourt Flaucourt Geer Dongelberg Ablaincourt Gembloux Dongelberg Ref Merchtem Voorvrucht / / Maïs Eiwitgewassen / / / / / Maïs Maïs Maïs Eiwitgewassen Suikerbiet / / / / / / / / Aardappel Bodemtype / / Zandleem Zandleem / / / / / Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Leem / / / / / / / / Leem Resultaat sequenering Rhizoctonia solani: AG 4 HGI Rhizoctonia solani: AG1-1C Rhizoctonia solani: AG 4 HGI Rhizoctonia solani: AG 3 Rhizoctonia solani: AG 5 Rhizoctonia solani: AG 4 HG II Rhizoctonia solani: AG 2-1 Rhizoctonia solani: AG 4 HGI Rhizoctonia solani: AG 4 HGI Rhizoctonia oryzae Rhizoctonia solani: AG2-1 Rhizoctonia oryzae Rhizoctonia solani: AG 3 Binucleate Rhizoctonia: AG F Rhizoctonia solani: AG 3 Rhizoctonia solani: AG 3 Rhizoctonia solani: AG 3 Rhizoctonia solani: AG 3 Rhizoctonia solani: AG 3 Rhizoctonia solani: AG 3 Rhizoctonia solani: AG 3 Rhizoctonia cerealis Rhizoctonia oryzae 46 1.4 Besluit diversiteit van Rhizoctonia in landbouwgewassen In dit onderzoek werden 97 isolaten gesequeneerd, waarvan er 23 tot het genus Rhizoctonia behoorden. Laten we nu de 8 referentiestalen buiten beschouwing, dan bleek slechts een aandeel van 16,9 % Rhizoctonia te zijn. Hier zitten ook isolaten bij die afkomstig waren van aardappelen, een groot deel van deze aangetaste aardappelen zijn geleverd door het bedrijf Agripom te Tielt. Aangezien dit een vertekend beeld kan geven, wordt nu enkel rekening gehouden met Rhizoctonia geïsoleerd van granen. Met een geheel van 80 isolaten en 6 Rhizoctonia isolaten komt men nog uit op een percentage van slechts 7,5 %. De 6 Rhizoctonia isolaten werden slechts van vier verschillende locaties bekomen, namelijk Poperinge, Tongeren, Bottelare en Merchtem. Bovendien werd bij de staalnames gericht op zoek gegaan naar symptomen. Dit wil zeggen dat de 7,5 % eigenlijk nog steeds een vertekend beeld geeft ten voordele van Rhizoctonia. Het is bijgevolg duidelijk dat deze schimmel niet veel aanwezig is in de onderzochte percelen. Uit de resultaten van de sequeneringen kon men ook afleiden hoe de verdeling van de andere schimmels in de onderzochte bodems eruitzag (de referentie-isolaten en isolaten bekomen van aangetaste aardappelen buiten beschouwing gelaten). Het belang van deze bodemschimmels is in figuur 19 weergegeven. Aandeel van Rhizoctonia en andere bodemschimmels Rhizoctonia 7,5 % Microdochium 8,75 % Mortierella 7,5 % Fusarium 8,75 % Trichoderma 15 % Pythium 11,25 % Amanita 6,25 % Figuur 19: Het belang van Rhizoctonia en andere bodemschimmels 47 2. In vitro bepaling van de pathogeniteit van de Rhizoctonia isolaten op tarwezaden Om het algemeen resultaat van de agressiviteitstesten weer te geven worden in figuur 20 enkele aangetaste planten met bijhorende anastomosegroepen weergegeven. In de verdere bespreking wordt dieper ingegaan op het effect van de Rhizoctonia isolaten op de kieming, het aantal wortels, de wortellengte en –aantasting en de hypocotyllengte en – aantasting, maar ook wat de correlatie is tussen de geteste factoren. Figuur 20: Resultaat agressiviteitstest na 7 dagen. Isolaat 1 (AG 4 HG I) en isolaat 14 (AG F) geven een hoge aantasting, isolaat 15 (AG 3) middelmatige aantasting en referentie isolaat van Rhizoctonia cerealis (AG D) vertoont bijna geen symptomen. 48 2.1 Niet-parametrische correlaties Vooreerst werd nagegaan wat de significante correlaties waren tussen de verschillende onderzochte factoren. Hieruit blijkt dat de kieming positief gecorreleerd is met het aantal wortels, de wortel- en hypocotyllengte, maar ook met de wortel- en hypocotylscore. Dit wil zeggen dat indien de zaden goed kiemen de wortels en hypocotylen goed ontwikkelen, maar er ook meer kans is op aantasting. Verder is een negatieve correlatie tussen de wortelscore en wortellengte waargenomen. Dit wil zeggen dat indien de wortel minder aangetast is, deze verder is uitgegroeid. Deze correlatie was niet terug te vinden tussen de hypocotyllengte en –score. Tot slot ziet men ook een positieve correlatie tussen de hypocotyl- en wortellengte en de hypocotyl- en wortelscore, wat wijst op een gelijkaardige graad van aantasting van wortels en hypocotylen. 2.2 Kieming In figuur 21 wordt grafisch het kiemingspercentage van de verschillende isolaten weergegeven met daarboven de significante verschillen tussen de isolaten. Uit deze figuur valt af te leiden dat er geen noemenswaardige verschillen zijn in kieming. Enkel isolaat 14 (binucleate Rhizoctonia AG F) verschilt met een kiemingspercentage van 70,8 % significant van de 7 best kiemende isolaten (100 % kieming), waaronder ook de controle. Het kiemingspercentage is dus niet de beste parameter om agressiviteit aan te tonen. a ab b Figuur 21: Kiemingspercentage en significante verschillen tussen de isolaten. Enkel isolaat 14 (AG F) vertoont een significant slechtere kieming dan de beste groep met controle. 49 2.3 Wortelaantal Op figuur 22.A is voor de verschillende isolaten het wortelaantal weergegeven en de significante verschillen tussen deze isolaten. Vooreerst ziet men dat isolaten die behoren tot dezelfde groep (aangeduid met kleurencode) soms significant verschillend zijn. De isolaten van AG 3 (isolaat 4, 13 en 15-21) behoren bijvoorbeeld tot enkele groepen die significant van elkaar verschillen, ook isolaat 3 (AG HG I) verschilt steeds significant van de andere isolaten die tot dezelfde anastomosegroep behoren. Ook is te zien dat de controle niet behoort tot de groep met het hoogste aantal wortels. Isolaat 1 en 9, beide AG 4 HG I, hebben het minste aantal wortels en isolaat 6 (AG 4 HG II) het grootste aantal. Ook isolaten 7 en 11, beide AG 2 – 1, hebben een groot aantal wortels. Het binucleate Rhizoctonia isolaat 14, AG F, heeft een negatieve invloed op het wortelaantal, isolaat 22 (Rhizoctonia cerealis) vertoont deze negatieve invloed niet. 2.4 Wortellengte In figuur 22.B is de wortellengte weergegeven. Hier ziet men opnieuw dat isolaten die behoren tot dezelfde anastomosegroep soms significant van elkaar verschillen en dat de controle wel goed scoort, maar niet tot de beste groep behoort. Isolaat 1 en 9 blijken op de wortellengte een groot effect te hebben, ze zijn namelijk ook hier de 2 isolaten met de grootste negatieve invloed op de wortellengte. Ook het binucleate isolaat 14 vertoont een kleine wortellengte, terwijl isolaat 22 (Rhizoctonia cerealis) opnieuw geen effect heeft. Tot slot scoren isolaten 6 en 11 opnieuw heel goed qua wortellengte. 2.5 Wortelscore Van ieder isolaat wordt de score van aantasting in percentage uitgezet in figuur 22.C. Hier zien we dezelfde trend terug, isolaat 22 en 6 vertonen zeer weinig aantasting en ook isolaat 11 en 7 tasten de wortels niet erg veel aan. Hier ziet men ook duidelijk dat isolaat 10 en 12, die beiden Rhizoctonia oryzae zijn en maïs als waardplant hebben, de wortels van tarwe zeer weinig aantasten. Langs de kant van hoge aantasting zien we opnieuw isolaat 14, maar ook alle isolaten van anastomosegroep 3, die eigenlijk aardappel als waardplant hebben. 50 Aantasting van de wortels (% score 0-4) C j ij ghij hij fghij defghij efghij cdefghi cdefgh cdefg cdef bcde bcd a ab abc B f ef def cdef bcdef bcde a ab abc abcd A D Isolaat 15 Isolaat 5 Isolaat 19 Isolaat 14 Isolaat 18 Isolaat 17 Isolaat 9 Isolaat 4 Isolaat 16 Isolaat 8 Isolaat 21 Isolaat 20 Isolaat 13 Isolaat 11 Isolaat 1 Isolaat 7 Isolaat 12 Isolaat 10 Isolaat 2 Isolaat 6 Isolaat 22 Isolaat 3 Controle AG 5 Score 0 Score 1 Score 2 Score 3 Score 4 51 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Figuur 22: A. Wortelaantal B. Wortellengte C. Wortelscore D. Hoge en lage aantasting wortel. Isolaat 1 en 9 (AG HG I) hebben het minste aantal wortels en de laagste wortellengte, ook isolaat 14 is voor beide parameters erg agressief. Op vlak van aantasting zijn isolaat 15 en 19 (AG3), 5(AG5) en 14 (AG F) het meest pathogeen. 2.6 Hypocotyllengte Bij de hypocotyllengte worden vergelijkbare resultaten bekomen als bij wortellengte. De kortste hypocotyl ziet men bij isolaat 1 en 9 en ook isolaat 14 heeft een negatieve invloed. Verder hebben de meeste isolaten behorende tot anastomosegroep 3 korte hypocotylen. Isolaat 3, 11, 6 en 22 hebben geen negatieve invloed op de hypocotyllengte, ze scoren zelfs significant beter dan de controle. Deze resultaten zijn in figuur 23.A weergegeven. 2.7 Hypocotylscore De hypocotylscore is weergegeven in figuur 23.B. Isolaten 5, 11, 8 en 9 wijken significant af van de controle en ook isolaat 1 vertoont wat meer aantasting. Tijdens de proef waren echter de platen van isolaat 5 niet tijdig rechtop geplaatst, waardoor de wortels naar boven groeiden en de hypocotyl naar beneden. Hierdoor hadden de hypocotylen niet genoeg ruimte om op een normale manier te ontwikkelen, waardoor de hypocotyllengte en vooral de hypocotylscore negatief werden beïnvloed. Het is wel merkwaardig dat isolaat 11 een negatieve invloed heeft, terwijl dit isolaat bij alle overige parameters positief naar voor kwam. 2.8 Besluit pathogeniteit Rhizoctonia isolaten op tarwezaden Vooreerst kan men uit bovenstaande proeven afleiden dat isolaten die behoren tot dezelfde anastomosegroep soms significant van elkaar verschillen (bijvoorbeeld het verschil in aantasting tussen de verzamelde isolaten van AG 3) en dat de controle wel goed scoort, maar niet steeds tot de beste groep behoort. Verder blijken isolaten 1 en 9, beide AG 4 HG I, een sterk negatieve invloed te hebben op de kieming en ontwikkeling van tarwe aangezien zij voor de verschillende parameters steeds slecht scoren. Ook het binucleate Rhizoctonia isolaat 14, AG F, heeft een sterk negatieve invloed. Isolaat 6 (AG 4 HG II) en isolaten 7 en 11 (beide AG 2 – 1) daarentegen blijken niet agressief te zijn. Voor het isolaat 22 werd een sterke aantasting verwacht aangezien dit een Rhizoctonia cerealis isolaat is dat granen als waardplant heeft. Maar deze aantasting werd vreemd genoeg niet waargenomen, dit isolaat behoorde zelfs meermaals tot de beste groep. Een verklaring hiervoor kan zijn dat Rhizoctonia cerealis geen wortelpathogeen is, maar de stengelbasis aantast. Ook is dit isolaat afkomstig uit de collectie van het MUCL, waardoor de agressiviteit weggevallen zou kunnen zijn. 52 h gh fgh fg efg defg cdefg bcdef abcde a ab abc abcd A Aantasting hypocotyl (% score 0-4) B Isolaat 5 Isolaat 11 Isolaat 9 Isolaat 8 Isolaat 1 Isolaat 22 Isolaat 21 Isolaat 20 Isolaat 19 Isolaat 18 Isolaat 17 Isolaat 16 Isolaat 15 Isolaat 14 Isolaat 13 Isolaat 12 Isolaat 10 Isolaat 7 Isolaat 6 Isolaat 4 Isolaat 3 Isolaat 2 Controle d cd c b ab Sc Sc Sc Sc Sc a 0% 20% 40% 60% 80% 100% C 53 Figuur 23: A. Hypocotyllengte B. Hypocotylscore C. Hoge en lage aantasting hypocotyl. Isolaat 1, 9 (AG 4 HG I) en 5 (AG5) vertonen ook bij hypocotyl hoge aantasting. 3. In vitro bepaling van de pathogeniteit van de Rhizoctonia oryzae isolaten op maïszaden Na de statistische verwerking van de metingen uitgevoerd met maïszaden blijkt dat de resultaten van de geïnoculeerde platen niet significant verschillen van de controle. Een verklaring hiervoor kan zijn dat de ziektesymptomen in maïs nog niet zichtbaar zijn na een week of dat de zaden niet genoeg gespoeld waren en de achtergebleven zaadontsmetting toch een schimmel onderdrukkend effect had. 4. In vitro bepaling van de gevoeligheid aan de werkzame stof sedaxane Per anastomosegroep werd er een representatief isolaat uitgekozen om de verdere testen met de werkzame stof sedaxane in verschillende dosissen uit te voeren. Jammer genoeg kon de referentie isolaat Rhizoctonia cerealis niet meegenomen worden in de proeven, aangezien deze na overzetting op verschillende mediums geen groei meer vertoonde. In tabel 7 worden de geselecteerde isolaten weergegeven. Per anastomosegroep wordt het effect bekeken van de vier dosissen (0, 1, 2 en 4 liter per ton) op de kieming, het aantal wortels, de wortellengte en –aantasting en de hypocotyllengte en – aantasting. Vervolgens worden net zoals bij de agressiviteitstesten ook de significante verschillen tussen de isolaten en de correlatie tussen bovenstaande parameters weergegeven. Tabel 7: Selectie isolaten voor het testen van de gevoeligheid aan het product sedaxane Isolaat 1 2 5 6 7 10 14 19 Gewas / Sla Sla Sla / Wintertarwe Maïs Aardappel Locatie Bottelare Unief Unief Unief Bottelare Bottelare Tongeren Ablaincourt Voorvrucht / / / / / Maïs Suikerbiet / Bodemtype / / / / / Zandleem Leem / Resultaat sequenering Rhizoctonia solani: AG 4 HGI Rhizoctonia solani: AG1-1C Rhizoctonia solani: AG 5 Rhizoctonia solani: AG 4 HG II Rhizoctonia solani: AG 2-1 Rhizoctonia oryzae Binucleate Rhizoctonia: AG F Rhizoctonia solani: AG 3 54 4.1 Effect van de dosis sedaxane binnen dezelfde soort De grafische voorstelling en het resultaat van de statistische verwerking van de geselecteerde isolaten wordt weergegeven in figuren 24 tot 31. In wat hierna volgt wordt per anastomosegroep een korte bespreking gegeven van deze resultaten. Uit de agressiviteitstesten (dosis 0) bleek duidelijk dat isolaat 1, meer bepaald AG 4 HG I met als waardplanten o.a. tomaat, erwt en aardappel, ook tarwe aantastte. Op figuur 24 is te zien dat indien men een hogere dosis toedient de parameters kieming, aantal wortels, wortellengte en –aantasting en hypocotyllengte en – aantasting positief beïnvloed worden. De kieming is niet significant verschillend bij een hogere dosis, het wortelaantal van het onbehandeld zaad en de behandelde zaden verschilt wel significant. Voor wortel- en hypocotyllengte geven dosis 2 en dosis 4, die niet significant van elkaar verschillen, de beste resultaten. Hetzelfde geldt voor wortel- en hypocotylscore. Algemeen kan dus gesteld worden dat de werkzame stof sedaxane voor dit isolaat een inhiberend effect op de schimmel heeft. Hetzelfde kan niet gezegd worden voor AG 4 HG II, die dezelfde waardplantenreeks heeft als AG 4 HG I. Voor isolaat 6 zijn er namelijk geen significante verschillen waar te nemen tussen het onbehandelde en het behandelde zaad (figuur 25). Dit was ook te verwachten aangezien uit de pathogeniteitstesten bleek dat AG 4 HG II niet pathogeen was op tarwe. Net zoals isolaat 6 bleek isolaat 2, AG 1 – 1C, met als waardplanten o.a. boekweit, wortel, sojaboon en vlas, geen negatieve invloed te hebben op de kieming en ontwikkeling van tarwezaden. Over het algemeen ziet men hier dan ook niet echt een positief effect van de zaadbehandeling (figuur 26). Enkel op vlak van aantasting van de wortels en hypocotyl scoren dosis 2 en 4 significant beter dan 0 en 1. Hierbij dient ook opgemerkt te worden dat de dosis 1 liter per ton significant slechtere groei vertoont van wortel en hypocotyl dan de overige dosissen, waaronder het onbehandelde zaad. Isolaat 5 had bij de agressiviteitstesten steeds een hoge score voor wortel- en hypocotylaantasting. AG 5 had dus ook een negatieve invloed op tarwe, die eigenlijk niet tot de waardplantenreeks behoort. Na behandeling met sedaxane zijn vooral voor deze twee parameters, namelijk wortel- en hypocotylscore, significante verbeteringen te zien en dit bij dosissen 2 en 4 liter per ton (figuur 27). Hetzelfde kan gezegd worden van isolaat 7 (AG 2 – 1) die kruisbloemigen, aardbei en tulp als waardplanten heeft. Hier is echter ook voor de dosis van 1 liter per ton reeds een significant positief effect waarneembaar (figuur 28). 55 Rhizoctonia oryzae heeft als waardplant voornamelijk maïs. Uit de pathogeniteitstesten bleek dan ook duidelijk dat deze groep geen invloed heeft op tarwe. Het ontsmetten van tarwezaden tegen dit isolaat heeft wel een positieve invloed op de wortels. Het aantal wortels en de wortellengte nemen toe en de aantasting van de wortels neemt af in vergelijking met het onbehandelde zaad. Deze positieve waarnemingen zijn echter gering (figuur 29). Het binucleate isolaat 14 (AG F) kwam bij de pathogeniteitstesten ook naar voor als een vrij agressief isolaat. In figuur 30 ziet men dan ook voor alle factoren, behalve voor hypocotylaantasting, een positieve invloed van de zaadbehandeling. Voor de parameters kieming, wortelaantal, -lengte en hypocotyllengte verschilt het effect van de verschillende dosissen niet significant. Voor de parameter wortelaantasting komen de dosissen 2 en 4 liter per ton als beste naar voren. Tot slot werd als representatief isolaat voor anastomosegroep 3 isolaat 19 getest (figuur 31). Anastomosegroep 3 heeft voornamelijk aardappel als waardplant, maar tastte bij de pathogeniteitstesten ook de wortels van tarwe aan. Net zoals bij isolaat 14 zien we voor deze parameter het beste resultaat wanneer het zaad behandeld is met 2 of 4 liter per ton. 56 AG 4 HG I a a a a b bc a a b b b c a a a a b c b b 57 Figuur 24: Grafische voorstelling van de onderzochte parameters kieming, aantal wortels, wortellengte en –aantasting en hypocotyllengte en – aantasting voor AG 4 HG I. Positief effect sedaxane (dosis 2 en 4 liter per ton) op wortelaantal, -lengte & -score, hypocotyllengte & -score. AG 4 HG II 58 Figuur 25: Grafische voorstelling van de onderzochte parameters kieming, aantal wortels, wortellengte en –aantasting en hypocotyllengte en – aantasting voor AG 4 HG II. Er zijn geen significante verschillen waar te nemen tussen het onbehandeld en het behandelde zaad. Dit was ook te verwachten aangezien uit de pathogeniteitstesten bleek dat AG 4 HG II niet pathogeen was op tarwe. AG 1 – 1C a a a a b a ab b a a a b a a b b a a a a b b b b 59 Figuur 26: Grafische voorstelling van de onderzochte parameters kieming, aantal wortels, wortellengte en –aantasting en hypocotyllengte en – aantasting voor AG 1 – 1C. Enkel op vlak van aantasting van de wortels en hypocotyl scoren dosis 2 en 4 liter per ton significant beter dan dosis 0 en 1. AG 5 a a a a a ab ab b a b ab a b a a b Aantasting hypocotyl (% score 0-4) a a b Dosis (L/Ton) a 4 a 2 a 1 b 0 c 0% 20% 40% 60% 80% 100% 60 Figuur 27: Grafische voorstelling van de onderzochte parameters kieming, aantal wortels, wortellengte en –aantasting en hypocotyllengte en – aantasting voor AG 5. Vooral voor de twee parameters wortel- en hypocotylscore zijn er significante verbeteringen te zien bij dosissen 2 en 4 liter per ton. AG 2 – 1 a a a a a ab b b a a a a a b b b a a a a a ab b b 61 Figuur 28: Grafische voorstelling van de onderzochte parameters kieming, aantal wortels, wortellengte en –aantasting en hypocotyllengte en – aantasting voor AG 2 – 1. Na behandeling met de actieve stof sedaxane zijn vooral voor wortel- en hypocotylscore significante verbeteringen te zien en dit reeds bij een dosis van 1 liter per ton. Rhizoctonia oryzae a a a a a a a a a a a b b b b a a a a a a a b a 62 Figuur 29: Grafische voorstelling van de onderzochte parameters kieming, aantal wortels, wortellengte en –aantasting en hypocotyllengte en – aantasting voor Rhizoctonia oryzae. Rhizoctonia oryzae heeft als waardplant voornamelijk maïs. Het ontsmetten van tarwezaden tegen dit isolaat heeft echter wel een positieve invloed op het aantal wortels, de wortellengte en aantasting van de wortels. Deze positieve waarnemingen zijn echter gering. AG F a ab b b a b b b a ab b b a b b b a a a a b a c a 63 Figuur 30: Grafische voorstelling van de onderzochte parameters kieming, aantal wortels, wortellengte en –aantasting en hypocotyllengte en – aantasting voor AG F. Voor alle factoren, behalve voor hypocotylaantasting, is er een positieve invloed van de zaadbehandeling. Voor de parameter wortelaantasting komen de dosissen 2 en 4 liter per ton als beste naar voor, voor de overige parameters is er geen significant verschil tussen de dosissen. AG 3 a a a a b b a a a a a a b b b b a a a a b a c a 64 Figuur 31: Grafische voorstelling van de onderzochte parameters kieming, aantal wortels, wortellengte en –aantasting en hypocotyllengte en – aantasting voor AG 3. Significant hogere wortel- en hypocotyllengte bij de behandelde zaden en wortelaantasting is het laagst vanaf een dosis van 2 liter per ton. 4.2 Significante verschillen tussen verschillende groepen Hierboven werd binnen de anastomosegroepen nagegaan wat het effect was van het product Vibrance Gold met sedaxane als belangrijkste actieve stof. Om na te gaan of er tussen de isolaten na behandeling nog steeds grote significante verschillen zijn, gaat men op dezelfde wijze te werk als bij de agressiviteitstesten. Men kijkt opnieuw naar de kieming, het aantal wortels, de wortellengte en –aantasting en de hypocotyllengte en – aantasting. Ook de correlatie tussen de geteste factoren wordt nagegaan. 4.2.1 Niet-parametrische correlaties Uit de niet-parametrische correlaties blijkt dat de kieming positief gecorreleerd is met het aantal wortels, de wortellengte, – score en hypocotyllengte, maar niet meer met de hypocotylscore, wat bij de agressiviteitstesten wel het geval was. Dit wil dus opnieuw zeggen dat indien de zaden goed kiemen ook de wortels en hypocotylen goed ontwikkelen, maar er ook meer kans is op aantasting in het geval van de wortels. Verder wordt ook hier weer een negatieve correlatie tussen de wortelscore en wortellengte waargenomen. Tot slot ziet men ook een positieve correlatie tussen de hypocotyl- en wortellengte en de hypocotyl- en wortelscore, wat wijst op een gelijkaardige graad van aantasting van wortels en hypocotylen. De resultaten van deze niet-parametrische correlaties wijken dus niet veel af van de resultaten bekomen bij de onbehandelde zaden. 4.2.2 Kieming In figuur 32 wordt grafisch het kiemingspercentage van de verschillende isolaten weergegeven. Er zijn geen significante verschillen tussen de isolaten. Figuur 32: Kiemingspercentage: er zijn geen significante verschillen tussen de isolaten in verschillende dosissen. 65 4.2.3 Wortelaantal, wortellengte en hypocotyllengte Op figuur 33.A is voor de verschillende isolaten en verschillende dosissen het wortelaantal weergegeven en de significante verschillen tussen deze isolaten. Vooreerst ziet men dat de meeste isolaten tot dezelfde groep behoren. Isolaat 1 dosis 1 l/ton en isolaat 5 2 l/ton doen het iets slechter dan de overige isolaten, terwijl isolaat 1 dosis 4 l/ton en isolaat 14 dosis 4l/ton beter scoren. In figuren 33.B en 34.A zijn wortel- en hypocotyllengte weergegeven. Hier ziet men opnieuw dat isolaat 1 dosis 1 l/ton toch nog wat agressiever is dan de rest. 4.2.4 Wortel- en hypocotylscore Van ieder isolaat wordt de score van aantasting in percentage uitgezet in figuur 33.C en 34.B voor respectievelijk wortel en hypocotyl. Ook hier ziet men dat isolaat 1 dosis 1 l/ton de wortels en hypocotyl het meeste aantast. Wordt de dosis verhoogd naar 2 of 4 liter per ton zaad, dan wordt de hypocotyl niet meer aangetast, de wortels worden echter wel nog steeds aangetast maar wel in mindere mate. Ook voor isolaat 2, 14 en 19 is de dosis van 1 l/ton niet voldoende om aantasting van de wortels tegen te gaan. 4.3 Besluit gevoeligheid aan werkzame stof sedaxane Men kan in het algemeen besluiten dat de zaadontsmetting met sedaxane een positief effect heeft op de verschillende parameters, namelijk kieming, het aantal wortels, de wortellengte en –aantasting en de hypocotyllengte en – aantasting. Dit positief effect is het meest uitgesproken bij de isolaten die agressief zijn op tarwe. Bij minder agressieve isolaten is er meestal wel nog een verbetering waar te nemen, maar deze is gering. Vooral op de parameter wortelaantasting heeft het product een positief effect, wat zeer belangrijk is voor een goede opkomst en ontwikkeling. Het zaad werd behandeld met drie verschillende dosissen, namelijk 1, 2 en 4 liter per ton met 2 liter per ton zaad als gangbare dosis. Dit bleek ook vrij duidelijk uit de proeven. Bij een dosis van 1 liter per ton waren er vaak nog ziektesymptomen waar te nemen terwijl deze bij 2 en 4 liter per ton niet meer terug te vinden waren. Meestal waren er ook geen significante verschillen tussen 2 en 4 liter per ton, wat wil zeggen dat de gangbare dosis van 2 liter per ton inderdaad moet volstaan om de schimmel te onderdrukken. Na zaadontsmetting zijn de verschillen tussen de isolaten voor de verschillende parameters veel minder uitgesproken dan bij de agressiviteitstesten. Wat wel opvalt is dat isolaat 1, dat behoort tot anastomosegroep 4 HG I, ook na behandeling met sedaxane nog steeds veel meer ziektesymptomen veroorzaakt in vergelijking met de overige isolaten. 66 C c b ab f cdef def ef bcdef abcdef abc abcd abcde ab a B c bc abc a ab A D AG F Dosis 1 l/ton a 67 Figuur 33: A. Wortelaantal B. Wortellengte C. Wortelscore D. Hoge en lage aantasting wortel. Isolaat 1, dosis 1 liter per ton (AG HG I) heeft het minste aantal wortels en de laagste wortellengte. Op vlak van aantasting zijn isolaat 1, isolaat 14 (AG F) en 19 (AG3) het meest pathogeen bij een dosis van 1 liter per ton. d cd bcd abcd abc ab a A B c b a C R. oryzae Dosis 4 l/ton 68 Figuur 34: A. Hypocotyllengte B. Hypocotylscore C. Hoge en lage aantasting hypocotyl. Isolaat 1 vertoont ook bij hypocotyl hoge aantasting. Discussie Naar het voorkomen van Rhizoctonia in tarwe werd in Vlaanderen nog geen onderzoek verricht. In de literatuur zijn wel enkele resultaten omtrent het voorkomen van de verschillende Rhizoctonia soorten in tarwe terug te vinden voor andere landen. Zo bleek uit onderzoek van Goll et al. (2014) dat bij staalnamen van verschillende Europese bodems Rhizoctonia solani AG 5 het meeste werd terug gevonden. In Australië en het noordwesten van de USA is R. solani AG 8 de meest gerapporteerde groep (Smiley & Uddin, 1993). Voor Texas is dit R. solani AG 4 en voor Zuid-Afrika R. solani AG2-2 en AG 4 (Rush et al., 1994; Tewoldemedhin et al., 2006). In het doctoraat van Pannecoucque (2009) werden verschillende Rhizoctonia isolaten verzameld afkomstig van bloemkool verspreid over Vlaanderen, hierbij was AG 2-1 de meest voorkomende soort. De geïsoleerde isolaten van wintertarwe bleken in dit onderzoek AG 4 HGI, Rhizoctonia oryzae en AG2-1 te zijn. Hier kan echter geen uitspraak gedaan worden over de meest voorkomende groep in Vlaamse bodems wegens het beperkt aantal gevonden Rhizoctonia soorten. Wat betreft de agressiviteit van de verschillende soorten tegenover tarwe, bleek in deze thesis R. solani AG 4 HG I een sterk negatieve invloed te hebben op de kieming en ontwikkeling van tarwe. Ook het binucleate R. solani AG F heeft een sterk negatieve invloed. In onderzoek van Tomaso-Peterson & Trevathan (2007) werd voor 23 Rhizoctonia isolaten, verzameld van landbouwkundige gewassen en turf gras, o.a. de agressiviteit van de isolaten op kiemend tarwezaad getest. Hieruit bleek dat zaden geïnoculeerd met het binucleate Rhizoctonia spp. met 100 % (alle zaden vertonen symptomen na 4 tot 6 weken) de hoogste infectiegraad hadden, gevolgd door AG 4 (95 en 99 %), wat dus overeenkomstig is met de gevonden resultaten in dit onderzoek. Hier werd echter voor R. cerealis wel een aantasting waargenomen van 92 %, waar deze aantasting in deze thesis niet te zien was. Tot slot werd via kiemingstesten de gevoeligheid aan de werkzame stof sedaxane getest. Deze gevoeligheid werd ook in het onderzoek van Goll et al. (2014) nagegaan, maar dan door een fungicide/PDA verdunning te inoculeren met verschillende Rhizoctonia soorten. Hieruit bleek dat alle isolaten gevoelig waren voor sedaxane met een gemiddelde EC50 van 0,028 p.p.m.. In deze thesis ziet men ook dat de zaden die geïnoculeerd waren met agressieve isolaten na behandeling met sedaxane significant minder aangetast waren en beter groeiden dan de onbehandelde zaden. Bij isolaten die niet agressief waren, werd de schimmel misschien wel geremd in groei, maar dit had geen significant effect op de kieming van tarwezaden. 69 Algemeen besluit Dit onderzoek omtrent Rhizoctonia bestond uit drie luiken. Het eerste deel bestond uit het in kaart brengen van de diversiteit van Rhizoctonia in landbouwgewassen verspreid over Vlaanderen. De verschillende soorten Rhizoctonia die op het veld werden gevonden zijn R. solani AG 4 HGI, AG 3, AG 2 – 1, AG F en R. oryzae. Uit de sequeneringen van al de verzamelde isolaten blijkt dat men met een geheel van 80 verzamelde isolaten, waaronder 6 Rhizoctonia isolaten, slechts uitkomt op een percentage van 7,5 % Rhizoctonia. Uit de resultaten kwam ook het aandeel van andere bodemschimmels naar voor. Zo werd Trichoderma (15 %) het meest terug gevonden, gevolgd door Pythium (11,25 %) en Microdochium en Fusarium (8,75 %). Ook Mortierella (7,5 %) en Amanita (6,25 %) kwamen vaak voor. In het tweede deel werd de pathogeniteit van de verzamelde Rhizoctonia isolaten en enkele referentie isolaten op niet behandelde tarwezaden getest. Meer bepaald het effect van de Rhizoctonia isolaten op de kieming, het aantal wortels, de wortellengte, de wortelaantasting en de hypocotyllengte en – aantasting, maar ook wat de correlatie is tussen deze geteste factoren. Vooreerst kan men uit bovenstaande proeven afleiden dat isolaten die behoren tot dezelfde anastomosegroep soms significant van elkaar verschillen en dat de controle wel goed scoort, maar niet steeds tot de beste groep behoort. Verder blijken isolaten 1 en 9, beide AG 4 HG I, een sterk negatieve invloed te hebben op de kieming en ontwikkeling van tarwe en ook het binucleate Rhizoctonia isolaat 14, AG F, heeft een sterk negatieve invloed. Isolaat 6 (AG 4 HG II) en isolaten 7 en 11 (beide AG 2 – 1) blijken daarentegen niet agressief te zijn. Voor het isolaat 22 werd een sterke aantasting verwacht aangezien dit een Rhizoctonia cerealis isolaat is dat granen als waardplant heeft. Maar deze aantasting werd vreemd genoeg niet waargenomen, dit isolaat behoorde zelfs meermaals tot de beste groep. Een verklaring hiervoor kan zijn dat Rhizoctonia cerealis geen wortelpathogeen is, maar de stengelbasis aantast. Ook is dit isolaat afkomstig uit de collectie van het MUCL, waardoor de agressiviteit kan weggevallen zijn. Tot slot werd voor een selectie van de isolaten de gevoeligheid aan de actieve stof sedaxane nagegaan in drie dosissen, namelijk 1, 2 en 4 liter sedaxane per ton tarwezaad. Men kan in het algemeen besluiten dat de zaadontsmetting met deze actieve stof een positief effect heeft op de verschillende parameters, namelijk kieming, het aantal wortels, de wortellengte en –aantasting en de hypocotyllengte en – aantasting. Dit positief effect is het meest uitgesproken bij de isolaten die agressief zijn op tarwe. Bij minder agressieve isolaten is er meestal wel nog een verbetering waar te nemen, maar deze is gering. Vooral op de parameter wortelaantasting heeft het product een positief effect, wat zeer belangrijk is voor een goede opkomst en ontwikkeling. 70 Wat de dosis van de actieve stof sedaxane betreft, blijkt dat bij een dosis van 1 liter per ton nog vaak ziektesymptomen waar te nemen zijn. Bij 2 en 4 liter per ton zijn deze symptomen niet meer terug te vinden en meestal waren er ook geen significante verschillen tussen 2 en 4 liter per ton. Uit deze thesis blijkt dus dat de gangbare dosis van 2 liter per ton inderdaad moet volstaan om de schimmel te onderdrukken. Na zaadontsmetting zijn de verschillen tussen de isolaten voor de verschillende parameters veel minder uitgesproken dan bij de agressiviteitstesten. Wat wel opvalt is dat isolaat 1, dat behoort tot anastomosegroep 4 HG I, ook na behandeling met sedaxane nog steeds veel meer ziektesymptomen veroorzaakt in vergelijking met de overige isolaten. 71 Referentielijst Abbasi, P.A., Conn, K.L. & Lazarovits, G. (2006). Effect of fish emulsion used as a pre-plant soil amendment on Verticillium wilt, common scab, and tuber yield of potato. Canadian Journal of Plant Pathology, 28, pp. 509-518. Agrios, G.N. (2005). Plant Pathology, Ed fifth edition. Elsevier Academic Press, London, UK. Andersen, T.F. & Stalpers, J.A. (1994). A check-list of Rhizoctonia epithets. Mycotaxon 51, pp. 437-457. Anderson, H.A., Bracewell, J.M., Fraser, A.R., Jones, D., Robertson, G.W. & Russell, J.D. (1988). 5-Hydroxymaltol and mycophenolic acid, secondary metabolites from Penicillium echinulatum. Trans. Brit. Mycol. Soc., 91, pp. 649-651. Anees, M., Tronsmo, A., Edel-Hermann, V., Gautheron, N., Faloya, V. & Steinberg, C. (2010). Biotic changes in relation to local decrease in soil conductiveness to disease caused by Rhizctonia solani. European Journal of Phytopathogy, 126, pp. 29 - 41. Bharathan, N. (1989). Cytoplasmic Hypovirulence in Rhizoctonia solani. Orono, ME, USA: University of Maine, PhD thesis. Bharathan, N., Saso, L., Gudipati, S., Bharathan, K., Whited, K. & Anthony, K. (2005). Double-stranded RNA: distribution and analysis amons isolates of Rhizoctonia solani AG-2 to -13. Plant Pathology,54, pp. 196-203. Blaszkowski, J. (2003). Life cycle, significance, and structures of arbuscular mycorrhizae initiated. Geraadpleegd op 5 maart 2014 via http://www.zor.zut.edu.pl/Glomeromycota/Life%20cycle,%20significance%20and%20properti es%20of%20AM.html Bockus, W.W., Shroyer J.P. (1998). The impact of reduced tillage on soilborne plant pathogens. Annual Review of Phytopathology, 36, pp. 485-500. Buddemeyer, J. & Märländer, B. (2004). Integrierte Kontrolle der Späten Rübenfäule (Rhizoctonia solani Kühn) in Auckerrüben – Einfluss von Anbaumaβnahmen und Fruchtfolgegestaltung sowie Sortenwahl unter besonderer Berücksichtigung des Maises. Zuckerindustrie , 129, pp. 676-686. Buizer, B., Sukkel, W., Vlaswinkel, M. Evenhuis, B., Van der Wel, C., van Leeuwen, W., van Asperen, P., van Balen, D. & Bernaerts, S. (2006). Handleiding beheersing schade door schimmels, insecten en slakken in de biologische akkerbouw en vollegrondsgroententeelt. Geraadpleegd op 1 maart via http://edepot.wur.nl/120226. Burpee, L.L., Sanders, P.L., Cole, H. & Sherwood R.T. (1980). Anastomosis groups amons-g isolates of Ceratobasidium cornigerum and related fungi. Mycologia, 72, pp. 689-701. 72 Butler, M.J. & Day, A.W. (1998). Destruction of fungal melanins by ligninases of Phanerochaete chrysosporium and other white rot fungi. International Journal of Plant Sciences, 159, pp. 989-995. Butler, M.J., Gardiner, R.B. & Day, A.W. (2005) Degradation of melanin or inhibition of its synthesis: are these a significant approach as a biological control of phytopathogenic fungi? Biological Control, 32, pp. 326 – 336. Büttner,G., Führer Ithurrart, M.E., Buddemeyer, J. (2002). Späte Rübenfäule Rhizoctonia solani – Verbreitung, wirtschaftliche Bedeutung und integrierte Bekämpfungskonzepte. Zuckerindustrie, 52, pp. 707–717. Carling, D.E. (1996). Grouping in Rhizoctonia solani by hyphal anastomosis reaction. In: Sneh, B., Jabaij-Hare, S., Neate, S. & Dijst, G. Rhizoctonia species: taxonomy, molecular biology, ecology, pathology and disease control. Kluwer Academic Publishers, pp. 37-47. Carling, D.E., Kuninaga, S. & Brainard, K.A. (2001). Hyphal anastomosis reactions, rDNAinternal transcribed spacer sequences, and virulence levels among subsets of Rhizoctonia solani Anastomosis Group-2 (AG-2) and AG-BI. Phytopathology, 92, pp.43-50. Chang, Y.C. (1985). Effect of temperature, pH and water potential on mycelial growth and sclerotial formations of Rhizoctonia solani AG-I. J. Agric, Res. China., 34 (4), pp. 454463. Chet, I. & Baker, R. (1980). Induction of suppressiveness to Rhizoctonia solani in soil. Phytopathology, 70, pp. 994-998. Cole, G.T. & Hoch, H.C. (1991). The fungal spore and disease initiation in plants and animals. Plenum Press, New York. Cubeta, M.A. & Vilgalys, R. (1997). Population biology of the Rhizoctonia solani complex. Phytopathology 87, pp. 480-484. Davis, C & Schneebeli, K. (2014). Wild grass could supply genes to combat wheat root disease. Geraadpleegd op 11 mei 2014 via http://www.abc.net.au/radionational/programs/scienceshow/wild-grass-could-supply-genesto-combat-wheat-root-disease/5317688 Deketelaere, S. (2012). Screening van biologische fungiciden tegen Rhizoctonia solani in de bloemkoolteelt [masterproef]. Universiteit Gent, Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen. Disco, A. (2010). Rhizoctonia. Geraadpleegd op 1 maart 2014 via http://www.relabdenhaan.com/UserData/Documents/ADB7382830CC44C9A0755DCDD3760 B90.pdf Dos Reis Almeida, FB., Cerqueira, FM., do Nascimento Silva, R., Ulhoa, CJ. & Lima, AL. (2007). Mycoparasitism studies of Trihochoderma harzianum strains against Rhizoctonia 73 solani: evaluation of coiling and hydrolotic enzyme production. Biotechnology letters, 29, pp.1189-1193. Feliner, G.N. & Rossello, J.A. (2007). Better the devil you know? Guidelines for insightful utilization of rDNA ITS in species-level evolutionary studies in plants. Molecular Phylogenetics and Evolution, 44, pp. 911-919. Ferreira, R.B., Monteiro, S., Freitas, R., Santos, C.N., Chen, Z., Batista, L.M., Duarte, J., Borges, A. & Teixeira A.R. (2007). The role of plant defence proteins in fungal pathogenesis. Molecular Plant Pathology, 8, pp. 677-700. Gerhardson B. (2002). Biological substitutes for pesticides. Review. TRENDS in Biotechnology, 20, pp. 338-343. Ghini, R., Hamada, E. & Bettiol, W. (2008). Climate change and plant diseases. Scientia Agricola, 65, pp. 453-462. Gill, J.S., Sivasithamparam, K. &Smettem, K.R.J. (2000). Soil moisture affects disease severity and colonisation of wheat roots by Rhizoctonia solani AG-8. Soil Biology & Biochemistry 33, pp. 1363-1370. Goll, M.B., Schade-Schütze, A., Swart, G., Oostendorp, M., Schott, J.J., Jaser, B. & Felsenstein, F.G. (2014). Survey on the prevalence of Rhizoctonia spp. in European soils and determination of the baseline sensitivity towards sedaxane. Plant Pathology, 63, pp. 148-154. González García, V., Portal Onco, M.A. & Rubio Susan, V. (2006). Review Biology and systematics of the form genus Rhizoctonia. Spanish Journal of Agricultural Research, 4, nr.1, pp. 55-79. Goswami, B.K., Rahaman, M.M., Hoque, A.K.M.A., Bhuyan, K. & Mian, I.H. (2011). Variations in different isolates of Rhizoctonia solani based on temperature and pH. Bangladesh J. Agric. Res., 36, pp 389-396. Gvozdeva, E.I., Volotskaya, A.V., Sof in, A.V., Kudryavtseva, N.N., Revina, T.A. & Valueva, T.A. (2006). Interaction of proteinases secreted by fungal pathogen Rhizoctonia solani witch natural proteinase inhibitors produced by plants. Appl. Biochem. Microbiol., 42, pp. 502-507. Haas, D. & Defago, G. (2005). Biological control of soil-borne pathogens by fluorescent pseudomonas. Nature Reviews Microbiology, 3, pp. 307-319. Haesaert, G. (2012). Gewasbescherming [syllabus]. University of Ghent, Faculty of Bioscience Engineering. Haesaert, G. (2013). Fytofarmacie en toxicologie [syllabus]. University of Ghent, Faculty of Bioscience Engineering. 74 Hardham, A.R., Jones, D.A. & Takemoto, D. (2007). Cytoskeleton and cell wall function in penetration resistance. Plant Biology,10, pp. 342-348. Harman, G.E., Petzoldt, R., Comis, A. & Chen, J. (2004). Interactions between Trichoderma harzianum strain T22 and maize inbred line Mol 7 and effects of these interactions on diseases caused by Pythium ultimum and Colletotrichum graminicola. Phytopathology, 94, pp. 147-153. Harman G.E. (2006). Overview of mechanisms and uses of Trichoderma spp.. Phytoplathology, 96, pp. 190-194. Harris, K., Young, I.M., Gilligan, G.A., Otten, W. & Ritz, K. (2003). Effect of bulk density on the spatial organisation of the fungus Rhizoctonia solani in soil. FEMS Microbiology Ecology, 44, pp. 45-46. Herr, L.J. (1996). Sugar beet diseases incited by Rhizoctonia spp. Pages 341-350 in: Sneh, B., Jabaij-Hare, S., Neate, S. & Dijst, G. Rhizoctonia species: taxonomy, molecular biology, ecology, pathology and disease control. Kluwer Academic Publishers, pp. 37-47. Heydari A. & Pessarakli M. (2010). A review on biological control of fungal plant pathogens using microbial antagonists. Journal of Biological Sciences, 10, pp. 273-290. Hodge, A., (2000). Microbial ecology of the arbuscular mycorrhiza. Fems microbiology ecology, 32, pp.91-96. Hoitink, H.A.J. & Boehm, M.J. (1999). Biocontrol within the context of soil microbial communities: a substrate-dependent phenomenon. Annual Review of Phytopathology, 37, pp 427-446. Holland, J.M. (2004). The environmental consequences of adopting conservation tillage in Europe: reviewing the evidence. Agriculture, Ecosystems & Environment, 103, pp. 1-25. Höper, H. & Alabouvette, C. (1996). Importance of physical and chemical soil properties in the suppressiveness of soils to plant diseases. European Journal of Soil Biology, 32, pp. 4158. Howell C.R. (2003). Mechanisms employed by Trichoderma species in the biological control of plant diseases: the history and evolution of current concepts. Plant Disease, 87, pp. 4-10. Kataria, H.R. & Grover, R.K. (1987). Influence of soil factors, fertilizers and manures on pathogenecity of Rhizoctonia solani on Vigna species. Plant and Soil, 103, pp. 57-66. Jung, W.J., Mabood, F., Kim, T.H. & Smith, D.L. (2007). Induction of pathogenesis-related proteins during biocontrol of Rhizoctonia solani with Pseudomonas aureofaciens in soybean (Glycine max L. Merr.) plants. Biocontrol, 52, pp 895-904. 75 Keijer, J. (1996). The initial steps of the infection process in Rhizoctonia solani. In: Sneh, B., Jabaji-Hare, S., Neate, S. en Dijst, G. Rhizoctonia species: taxonomy, molecular biology, ecology, pathology and disease control. Kluwer Academic Publishers, pp.149-162. Kobayashi, T., Ishiguro, K., Nakajima, T., Kim, H.Y., Okada, M. & Kobayashi, K. (2006). Effects of elevated atmospheric CO2 concentration on the infection of rice blast and sheath blight. Phytopathology, 96, pp. 425-431. Koike, ST., Gladders, P. & Paulus, AO. (2007). Vegetable Diseases, a color handbook. London: Manson Publishing LtD. Kubicek C.P., Komoń -Zelazowska M., Sandor E. & Druzhinina I.S. (2007). Facts and challenges in the understanding of the biosynthesis of peptaibols by Trichoderma. Review. Chemistry & Biodiversity, 4, pp. 1068-1082. Kucharek, T. (2000). Rhizoctonia diseases in aboveground plant parts of agronomic and vegetable crops. Plant Pathology Fact Sheet pp 41. Florida Cooperative Extension Service. Kuninga, S., Natsuaki, T., Takeuchi, T. & Yokosawa, R. (1997). Sequence variation of the rDNA ITS regions within and between anastomosis groups in Rhizoctonia solani. Current Genetics, 32, pp. 237-243. Lamers, J., Wanten, P. & Blok, W. (2004). Biological soil desinfestation: a safe and effective approach for controlling soil-borne pests and diseases. Agroindustria, 3, pp. 289-291. Lazarovits, G., Conn, K.L., Abbasi, P.A. & Tenuta, M. (2005). Understanding the mode of action of organic soil amendments provides the way for improved management of soil-borne plant pathogens. Acta Horticulturae, 698, pp. 215-224. Macnish, G. C. (1985). Methods of reducing Rhizoctonia patch of cereals in Western Australia. Plant Pathology, 34, pp. 175–181. Marcus, L., Barash, I., Sneh, B., Koltin, Y. & Finkler, A. (1986). Purification and characterization of pectolytic enzymes produced by virulent and hypovirulent isolates of Rhizoctonia solani Kuhn. Physiological and Molecular Plant Pathology, 29, pp. 325-336. Matheny , P. B. , Wang, Z. , Binder , M., Curtis, J. M., Lim Y. W., Nilsson, R. H., Hughes, K. W., et al . (2007) . Contributions of rpb2 and tef1 to the phylogeny of mushrooms and allies (Basidiomycota, Fungi). Molecular Phylogenetics and Evolution, 43, pp. 430 – 451. Moore, R.T. (1987). The genera of Rhizoctonia-like fungi: Ascorhizoctonia, Ceratorhiza gen. nov., Epulorhiza gen. nov., Moliniopsis, and Rhizoctonia. Myctotaxon 29, pp. 91-99. Nandakumar, R., Babu, S., Viswanathan, R., Raguchander, T. & Samiyappan, R. (2001). Induction of systemic resistance in rice against sheath blight disease by Pseudomonas fluorescens. Soil Biology & Biochemistry, 33, pp. 603-612. 76 Nielsen T.H., Christophersen C., Anthoni U. & Sorensen J. (1999). Viscosinamide, a new cyclic depsipeptide with surfactant and antifungal properties produced by Pseudomonas fluorescens DR54. Journal of Applied Microbiology, 87, pp. 80–90. Nielsen T.H., Thrane C., Christophersen C., Anthoni U. & Sorensen J. (2000). Structure, production characteristics and fungal antagonism of tensin - a new antifungal cyclic lipopeptide from Pseudomonas fluorescens strain 96.578. Journal of Applied Microbiology, 89, pp. 992-1001. O’Sullivan, D.J. & O’Gara, F. (1992). Traits of fluorescent Pseudomonas spp. Involved in suppression of plant root pathogens. Microbiological Reviews, 56, pp. 662-676. Ohkura, M., Abawi, G.S., Smart C.D. & Hodge K.T. (2009). Diversity and aggressiveness of Rhizoctonia solani and Rhizoctonia-like fungi on vegetables in New York. Plant disease 93: pp. 615-624. Pannecoucque J. (2009). Characterization, pathogenicity and biological control of Rhizoctonia spp. associated with field-grown vegetables. Doctoraat, Faculteit Bioingenieurswetenschappen, Universiteit Gent. Paulitz, T.C., Smiley R.W. & Cook R.J. (2002). Insights into the prevalence and management of soilborne cereal pathogens under direct seeding in the Pacific Northwest, USA. Canadian Journal of Plant Pathology, 24, pp. 416-428. Perneel M., Heyrman J., Adiobo A., De Maeyer K., Raaijmakers J.M., De Vos P. & Hofte M. (2007). Characterization of CMR5c and CMR12a, novel fluorescent Pseudomonas strains from the cocoyam rhizosphere with biocontrol activity. Journal of Applied Microbiology, 103, pp. 1007–1020. Postma, J., Hospers, M. & Colon, L. (2004). Rhizoctonia-decline in aardappelen in de biologische landbouw. Geraadpleegd op 24 maart 2014 via http://edepot.wur.nl/19740. Postma, J. & Schilder, M.T. (2005). Bodemweerbaarheid tegen Rhizoctonia solani AG 2-1 in bloemkool. Mededelingenblad van de Koninklijke Nederlandse Plantenziektekundige Vereniging. Pp. 208-211. Postma, J., Scheper, R.W.A. & Schilder, M.T. (2010). Effect of successive cauliflower plantings and Rhizoctonia solani AG 2-1 inoculations on disease suppressiveness of a suppressive and a conducive soil. Soil Biology and Biochemistry, 42, pp. 804 - 812. Raaijmakers, J.M., de Bruijn, I. & De Kock, M.J.D. (2006). Cyclic lipopeptide production by plant-associated Pseudomonas spp.: Diversity, activity, biosynthesis, and regulation. Molecular Plant-Microbe Interactions, 19, pp. 699 - 710. 77 Raaijmakers, J. M., Paulitz, T. C., Steinberg, C., Alabouvette, C. & Moënne-Loccoz, Y. (2009). The rhizosphere: a playground and battlefield for soilborne pathogens and beneficial microorganisms. Plant Soil, 321, pp. 341 - 361. Roberts, P. (1999). Rhizoctonia-forming fungi: a taxonomic guide. Royal Botanical Gardens, Kew. 239 pp. Rovira, A.D. (1986). Influence of crop rotation and tillage on Rhizoctonia bare patch of wheat. Phytopathology, 76, pp.669-673. Rush, C.M., Carling, D.E., Harveson, R.M. & Mathieson, J.T. (1994). Prevalence and pathogenicity of anastomosis groups of Rhizoctonia solani from wheat and sugarbeet in Texas. Plant Disease, 78, pp. 349-352. Sadowsky, M. & Schortemeyer, M. (1997). Soil microbial responses to increased concentrations of atmospheric CO2. Global Change Biology, 3, pp. 217-224. Scheuerell, S.J. & Mahaffee, W.F. (2005). Microbial recolonization of compost after peak heating needed for the rapid development of damping-off suppression. Compost Science and Utilization, 13, pp. 65 - 71. Schillinger, W.F. & Paulitz, T.C. (2006). Reduction of Rhizoctonia bare patch in wheat with barley rotations. Plant Disease, 90, pp. 302-306. Schneider, H. (2008). Rhizoctonia. Geraadpleegd op 22 februari http://applicaties.irs.nl/ccmsupload/ccmsdoc/5-2-4%20Rhizoctonia.pdf 2014 via Scholte, K. (1989). Effects of soil-borne Rhizoctonia solani Kühn on yield and quality of ten potato cultivars. Potato Research, 32, pp. 367-376. Sharma, K. C. & Chowdhury, B. (1984). Epidemiology of cauliflower within different soils in Jammu. Indian J. Plant Pathol., 2(1), pp. 78-79. Sharon, M., Kuninga, S., Hyakumachi, M., Naito, S. & Sneh B. (2008). Classification of Rhizoctonia spp. using rDNA-ITS sequence analysis supports the genetic basis of the classical anastomosis grouping. Mycoscience, 49, pp. 93-114. Sharon, M., Kuninga, S., Hyakumachi, M. & Sneh B. (2006). The advancing identification and classification of Rhizoctonia spp. Using molecular an biotechnological methods compared with the classical anastomosis grouping. Mycoscience, 47, pp. 299-316. Siddiqui, I.A. & Shaukat, S.S. (2002) . Resistance against the damping-off fungus Rhizoctonia solani systemically induced by the plant-growth-promoting rhizobacteria Pseudomonas aeruginosa (IE-6S(+)) and P. fluorescens (CHAO). Journal of Phytopathology, 150, pp. 500-506. 78 Smiley, R.W. & Uddin, W. (1993). Influence of soil temperature on Rhizoctonia root rot (R. solani AG-8 and R. oryzae) of winter wheat. Phytopathology, 83, pp. 777-785. Snapp, S.S., Date, K.U., Kirk, W., O’Neil, K., Kremen, A. & Bird, G. (2007). Root, shoot tissues of Brassica juncea and Cereal secale promote potato health. Plant and soil, 294, pp. 55-72. Sneh, B., Burpee, L. & Ogoshi, A. (1991). Identification of Rhizoctonia species. The American Phytopathology Society, St. Paul, Minnesota, USA. Sneh, B., Jabaji-Hare, S., Neate, S. & Dijst, G. (1996). Rhizoctonia species: taxonomy, molecular biology, ecology, pathology and disease control. Kluwer Academic Publishers, pp.149-162. Stevens Johnk, J., Jones R.K. (2001). Differentiation of three homogeneous groups of Rhizoctonia solani anastomosis group 4 by analysis of fatty acids. Phytopathology, 91, pp. 821-830. Steyaert J.M., Ridgway H.J., Elad Y. & Stewart A. (2003). Genetic basis of mycoparasitism: a mechanism of biological control by species of Trichoderma. Review. New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science, 31, pp. 281-291. Subbarao, K.V. & Hubbard, J.C. (1999). Evaluation of broccoli residue incorporation into field soil for Verticillium wilt control in cauliflower. Plant Disease, 83, pp. 124-129. Syngenta (2011). Sedaxane. Cereals, technical information. Geraadpleegd op 24 maart 2014 via http://syngenta.signal-mail.com/FINAL-Tech%20Info-Cereals-7711.pdf. Tewoldemedhin, Y.T., Lamprecht, S.C., McLeod, A. & Mazzola, M. (2006). Characterization of Rhizoctonia spp. recovered from crop plants used in rotational cropping systems in the Western Cape Province of South Africa. Plant disease, 90, pp. 1399-1406. Thevenot, M., Dignac, M.F., Rumpel, C. (2010). Fate of lignins in soils: A review. Soil Biology and Biochemistry, 42, pp. 1200 - 1211. Tomaso-Peterson, M. & Trevathan, L. E. (2007). Characterization of Rhizoctonia-like fungi isolated from agronomic crops and turfgrasses in Mississippi. Plant Disease, 91, pp. 260265. Tuitert, G., Szczecht, M. & Bollen, G.J. (1998). Suppression of Rhizoctonia solani in potting mixtures amended with compost made from organic household waste. Phytopathology, 88, pp. 764-773. 79 Van Beneden, S., Roobroeck, D., Franca, S.C., De Neve, S., Boeckx, P. & Hofte, M. (2010) Microbial populations involved in the suppression of Rhizoctonia solani AG1-1B by lignin incorporation in soil. Soil Biology and Biochemistry, 42, pp. 1268 - 1274. Veerman, A. (2003). Teelthandleiding zetmeelaardappelen, ziekten en Geraadpleegd op 22 februari 2014 http://www.kennisakker.nl/kenniscentrum/handleidingen/teelthandleidingzetmeelaardappelen-ziekten-en-plagen plagen. via Weinhold A.R. & Motta, J. (1973). Initial host responses in cotton to infection by Rhizoctonia solani. Phytopathology, 63, pp. 157-162. Weller D.M. (2007). Pseudomonas biocontrol agents of soilborne pathogens: looking back over 30 years. Phytopathology, 97, pp. 250-256. Weller, D.M., Raaijmakers, J.M., Gardener, B.B.M. & Thomashow, L.S. (2002). Microbial populations responsible for specific soil suppressiveness to plant pathogens. Annual Review of Phytopathology, 40, pp. 309 - 348. Whipps J.M. & Davies K.G. (2000). Success in biological control of plant pathogens and nematodes by microorganisms. In Gurr G. & Wratten S., eds, Biological control: measures of success. Kluwer Academic Publisher, Dordrecht, The Netherlands, pp. 231-270. Yao, M., Tweddell, R. & Désilets, H. (2002). Effect of two vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi on the growth of micropropagated potato plantlets and on the extent of disease caused by Rhizoctonia solani. Mycorrhiza, 12, pp. 235-242. 80 Bijlage 1 Overzicht staalnames Wortelmethode (in geval van aardappel en biet: aangetast stuk) Tandenstokermethode Beide methodes Plaats Ablaincourt (FR) Alveringem Beveren Bocholt Bottelare Dendermonde Dongelberg, WaalsBrabant Duffel Contactpersoon Gewas Brecht Verlae Aardappel / Haver Aardappel / Maïs Aardappel / Maïs Aardappel Haesaert Geert Triticale Wintertarwe Wintertarwe Maïs Maïs Wintertarwe Eiwitgewassen Aardappel Wintertarwe Suikerbiet Van Laere Geert Maïs Brecht Verlae Aardappel Bioboer Busschots Eeklo Evergem / Roegiers Mathias Flaucourt (FR) Geel Brecht Verlae Van De Ven Gert Geer (Luik) Gembloux (Namen) Brecht Verlae Brecht Verlae Gontrode Galle Koen Ghistelinck Dirk Venneman Hendrik Grembergen Hoogstade Hoogstraten / Vermeulen Dirk Verheyen Jef Huldenberg Vanacker Walter Vercruysse Kortrijk Voorvrucht / / Kolen Maïs Wintertarwe Maïs Maïs Aardappelen / / Aardappelen Wintertarwe Maïs Maïs Eiwitgewassen Maïs Zomergerst Grasklaver / Haver Bodemsoort / Zandleem Zandleem Klei Klei Zand Zand Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Leem / Zandleem Aardappel Maïs Wintertarwe Maïs Maïs Zandleem Zand Zand Maïs Aardappel Maïs Maïs / Gras Zand / Zand Maïs Maïs Aardappel Aardappel Aardappel Aardappel Wintertarwe Wintertarwe Wintertarwe Wintertarwe Maïs Maïs Maïs / / / Maïs Aardappelen Wintertarwe Zand Zand Zand / / / Zandleem Zand Zand Grasklaver Suikerbiet Suikerbiet Maïs Maïs Maïs Suikerbiet Leem Zandleem Zand Zand Zand 81 Zand Zandleem Wintertarwe Maïs Wintertarwe Maïs Maïs Maïs Suikerbiet Wintertarwe Gerst Zandleem Lapscheure Lennik Lembeke Ignace Dupon Geert Speeckaert Filip Goethals Kristof Lierde Vindevoghel Luc Meetkerke Vanloocke Walter Venneman Hendrik Melle Merchtem Van Haute Jolien Merkem Verstraete Severine Van Damme Noël Moerkerke Moorsel Nokere Noorderwijk Nukerke Pervijze Poperinge / / Verwimp Bavo Lefevre Cedric Depoorter Frederik Vermeulen Patrick Ravels / Ronse Bouche François Rumbeke-Beitem Boone Kristof Schriek Sint-Kwintens-Lennik Sint-Lievens-Esse / Bauwens Peter Sint-Lievens-Houtem Sint-Magriete De Beck Bart / Gerst Wintertarwe Maïs Maïs Maïs Maïs Maïs Maïs Klei Zandleem Zandleem Zand Maïs Gras Wintertarwe Maïs Wintertarwe Aardappel Aardappel Korrelmaïs Wintertarwe Zand Zand Leem Leem Klei Wintertarwe Aardappel Zand Wintertarwe Maïs Wintertarwe Wintertarwe Wintertarwe Aardappel Zand Maïs Aardappel Maïs Leem Leem Klei Maïs Maïs Zandleem Voederbiet Prei Prei Triticale Wintertarwe Wintertarwe Maïs Korrelmaïs Korrelmaïs Zandleem Zandleem Zandleem Aardappel Suikerbiet Zandleem Klei Wintertarwe Kuilmaïs Zandleem Wintertarwe Maïs Suikerbiet Maïs Aardappel Wintertarwe Wintertarwe Wintertarwe Maïs Suikerbiet Tarwe Gerst Maïs Aardappel Suikermaïs Rode biet Boon Schorseneer Maïs Suikerbiet Wintertarwe Aardappel Gras Suikerbiet Suikerbiet Maïs Wintertarwe Wintertarwe Wortelen Wortelen Zandleem Zandleem Zandleem Zand Zand Leem Leem Leem Leem Leem Zandleem Zandleem Broccoli Rogge Haver Haver Haver Zandleem Zand Zand Zand Zand Maïs Wintertarwe Aardappel Triticale Aardappel Grasklaver Zandleem Leem Zandleem Leem Zandleem 82 Sint-Martens-Lennik / Steenhuize Hendrickx Mathieu Dermaut Jozef Caufman Dieter Tiegem Tongeren Waarschoot Wetteren Zaffelare Zevekote Van Hecke Frank Van Hecke Wim Devreeze Dirk Gerst Maïs Maïs Wintertarwe Wintertarwe Wintertarwe Maïs Maïs Voederbiet Maïs Maïs Maïs Wintertarwe Zandleem Zandleem Zandleem Suikerbiet Cichorei Suikerbiet Maïs Boon Maïs Zandleem Leem Leem Leem Leem Zandleem 83 Bijlage 2 Resultaten sequenering Isolaat 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Gewas Tarwe Tarwe Tarwe Tarwe Tarwe Triticale Tarwe Tarwe Gerst Tarwe Tarwe Tarwe Tarwe 14 Tarwe 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 Tarwe Gerst Tarwe Tarwe Tarwe Tarwe Tarwe Tarwe Tarwe Tarwe / / / / / / / Maïs Aardappel Aardappel Aardappel Aardappel Aardappel Aardappel Aardappel / Wintertarwe Aardappel Aardappel Triticale 45 Wintertarwe Locatie Melle Tiegem Huldenberg Hoogstade Hoogstade Bottelare Gontrode Pervijze Lapscheure Melle Tiegem Tongeren Sint-LievensEsse Sint-LievensEsse Lennik Kortrijk Gontrode Poperinge Gontrode Poperinge Gontrode Tiegem Lierde Gontrode Bottelare Unief Unief Unief Bottelare Bottelare Bottelare Tongeren Flaucourt Flaucourt Geer Dongelberg Ablaincourt Gembloux Dongelberg Ref Poperinge Bottelare Bottelare Sint-LievensHoutem Bottelare Voorvrucht Aardappel Suikerbiet Suikerbiet Suikerbiet Suikerbiet Aardappel Maïs Suikerbiet Maïs Aardappel Suikerbiet Cichorei Bodemtype Zand Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Klei Klei Zand Zandleem Leem Leem Resultaat sequenering Uncultured fungus Microdochium bolleyi Neonectria sp. Lewia infectoria Neonectria radicicola Microdochium bolleyi Neonectria radicicola Lewia sp. Uncultured Lewia Alternaria rosae Microdochium bolleyi Uncultured fungus Microdochium bolleyi Leem Microdochium bolleyi Maïs Kuilmaïs Aardappelen Maïs Maïs Suikerbiet korrelmaïs Maïs / / / / / / / Suikerbiet / / / / / / / / Maïs Eiwitgewassen Eiwitgewassen Grasklaver Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zand Zandleem Zandleem Zandleem Leem Zandleem / / / / / / / Leem / / / / / / / / Zandleem Zandleem Zandleem Leem / Lewia infectoria Ilyonectria radicicola Fusarium culmorum Microdochium bolleyi Ilyonectria radicicola Neonectria radicicola Microdochium bolleyi Pleosporales sp. Dictyosporium sp. Rhizoctonia solani: AG 4 HGI Rhizoctonia solani: AG1-1C Rhizoctonia solani: AG 5 Rhizoctonia solani: AG 4 HG II Rhizoctonia solani: AG 2-1 Rhizoctonia solani: AG 4 HGI Rhizoctonia solani: AG 4 HGI Binucleate Rhizoctonia: AG F Rhizoctonia solani: AG 3 Rhizoctonia solani: AG 3 Rhizoctonia solani: AG 3 Rhizoctonia solani: AG 3 Rhizoctonia solani: AG 3 Rhizoctonia solani: AG 3 Rhizoctonia solani: AG 3 Rhizoctonia cerealis Rhizoctonia solani: AG 4 HGI Uncultured fungus Pythium ultimum Fusarium sp. Maïs Zandleem Phytium ultimum Maïs 84 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 Eiwitgewas Haver Wintertarwe Wintertarwe Aardappel Wintertarwe Biet Aardappel Maïs Aardappel Wintertarwe Aardappel Wintertarwe Wintertarwe Gerst Wintertarwe Wintertarwe Wintertarwe Gerst Aardappel Wintertarwe Wintertarwe Wintertarwe Wintertarwe Biet Aardappel Maïs Aardappel Wintertarwe Wintertarwe Maïs Wintertarwe Wintertarwe Wintertarwe Wintertarwe Wintertarwe Wintertarwe Maïs Maïs Maïs Maïs Aardappel Wintertarwe Wintertarwe Wintertarwe Wintertarwe Maïs Wintertarwe Maïs Maïs Maïs Wintertarwe Bottelare Duffel Tongeren Bottelare Bottelare Bottelare Moerkerke Bottelare Bottelare Bottelare Bottelare Bottelare Poperinge Poperinge Rumbeke Hoogstade Poperinge Hoogstade Sint-Margriete Bottelare Bottelare Bottelare Bottelare Bottelare Bottelare Bottelare Bottelare Bottelare Gontrode Nukerke Geel Merchtem Merchtem Merchtem Merchtem Merchtem Merchtem Moerkerke Schriek Wetteren Waarschoot Ravels Ronse Ronse Ronse Ronse Evergem Ronse Gontrode Gontrode Gontrode Merkem Maïs Zandleem Cichorei Maïs Eiwitgewassen Maïs Maïs Eiwitgewassen Wintertarwe Eiwitgewassen Maïs Eiwitgewassen Maïs Maïs Wortelen Suikerbiet Maïs Suikerbiet Leem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Eiwitgewassen Maïs Maïs Maïs Maïs Zomergerst Eiwitgewassen Wintertarwe Eiwitgewassen Wintertarwe Aardappel Maïs Aardappel Aardappel Aardappel Aardappel Maïs Maïs Maïs Rogge Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zandleem Zand Zandleem Zand Leem Leem Leem Leem Leem Leem Zandleem Zand Zandleem Aardappel Suikerbiet Suikerbiet Maïs Maïs Maïs Suikerbiet Grasklaver Grasklaver Grasklaver Maïs Zand Leem Leem Leem Leem Zand Leem Leem Leem Leem Klei Amanita basiorubra Hypocrea rufa Phytium intermedium Phytium sylvaticum Rhizoctonia solani: AG 3 Amanita basiorubra Fusarium sp. Amanita basiorubra Uncultured fungus Phytium ultimum Phytium sylvaticum Phytium intermedium Phytium intermedium Amanita basiorubra Trichoderma hamatum Amanita basiorubra Trichoderma hamatum Phytium sp. Trichoderma viride Uncultured Mortierella Rhizoctonia oryzae Trichoderma hamatum Rhizoctonia solani: AG2-1 Rhizoctonia oryzae Fusarium tricinctum Fusarium oxysporum Ascomycota sp. Rhizoctonia solani: AG 3 Mortierella sp. Mortierella sp. Trichoderma hamatum Rhizoctonia oryzae Trichoderma hamatum Trichoderma viride Uncultured fungus Trichoderma hamatum Trichoderma gamsii Trichoderma hamatum Mucor racemosus Uncultured fungus Uncultured fungus Mucor racemosus Uncultured Mortierella Uncultured fungus Uncultured fungus Uncultured fungus Fusarium solani Uncultured Mortierella Trichoderma hamatum Mortierella sp. Trichoderma hamatum Fusarium equiseti 85
© Copyright 2024 ExpyDoc