Sensitiwiteit vir swamdoders by stamroesswam getoets

Gepubliseer: 31 Augustus 2023

340

Isabella du Toit, Departement Plantwetenskappe, Universiteit van die Vrystaat, Bloemfontein

Prof Willem Boshoff, Departement Plantwetenskappe, Universiteit van die Vrystaat, Bloemfontein

Dr Lisa Rothmann, Departement Plantwetenskappe, Universiteit van die Vrystaat, Bloemfontein

Prof Botma Visser, Departement Plantwetenskappe, Universiteit van die Vrystaat, Bloemfontein

Siektes veroorsaak deur swamme kom algemeen voor op kleingrane in Suid-Afrika. Die tydige toedien van swamdoders op vatbare kultivars speel ’n belangrike rol in die voorkoming van epidemies. Verskeie faktore, soos die voorkoms van swamdoderweerstand, kan egter die sukses van chemiese beheer beïnvloed.

Stamroes van koring is ’n skadelike swamsiekte wat veroorsaak word deur Puccinia graminis f. sp. tritici (Pgt). Ander gashere van die roesswam sluit in korog en gars. Stamroes word gekenmerk deur ovaalvormige, rooibruin, roesagtige letsels wat veral op die stamme van vatbare plante ontwikkel (Figuur 1). Onder gunstige toestande kan die roesswam ook die aarsteel, blompakkies en blare van vatbare kultivars infekteer.

Toedien van swamdoders
Die toename in die voorkoms van stamroes op koring die afgelope paar seisoene in Suid-Afrika kan meestal toegeskryf word aan die verskyning van rasse met wyer virulensie. Met ’n uitbreking van stamroes op somerkoring in die Oos-Vrystaat gedurende die 2020-seisoen, het vrae ontstaan rakende die tydsberekening, effektiwiteit van toediening asook die moontlikheid van verlaagde swamdodersensitiwiteit onder isolate van die roesswam. Die toediening van swamdoders op die geaffekteerde aanplantings was oneffektief, wat tot opbrengsverlagings van tot 50% gelei het. Afgradering van die graan tot “klas ander” weens ’n lae hektolitermassa het verdere finansiële implikasies gehad.

Gebruik van swamdoders om siektes te beheer is noodsaaklik vir die suksesvolle produksie van grane in Suid-Afrika. Stamroes word dikwels eers gedurende graanvul op vatbare kultivars waargeneem, wat buite die registrasieperiode vir toediening van swamdoders val weens die toegepaste onthou­dingsperiode om residu op graan te voorkom. Op hierdie laat stadium is die opname en sistemiese verspreiding van die aktiewe bestanddeel of bestanddele in swamdoders ook nie meer optimaal nie, wat tot onbevredigende siektebeheer kan aanleiding gee.

Alhoewel deurslaggewend vir siektebeheer, kan die herhaalde en/of verkeerde gebruik van swamdoders tot die ontwikkeling van onsensitiwiteit – of dan weerstand – in swamme lei. Roesswamme word hoofsaaklik as ’n lae risiko vir die ontwikkeling van swamdoderonsensitiwiteit beskou, alhoewel hulle sekere kenmerke – soos ’n kort lewensiklus en verskillende meganismes van voortplanting – met ander hoërisiko-plantpatogene deel.

Onsensitiwiteit teenoor die aktiewe bestanddeel in swamdoders word dikwels geassosieer met mutasies in spesifieke gene van swamme. Sulke assosiasies is al vroeër beskryf en een van hierdie gene is die CYP51-geen wat kodeer vir die 14-alfa-demetiela­se-ensiem, wat die teikenproteïen van triasool-swamdoders is. Hierdie ensiem is noodsaaklik vir die sintese van ergosterol, ’n belangrike komponent van die plasmamembraan van swamme.

Wanneer hierdie ensiem deur triasool-bevattende swamdoders geïnhibeer word, kan ergosterol nie vervaardig word nie en word die groei van die swam gestop. Veranderinge of sogenaamde mutasies in die nukleotied-volgorde van die CYP51-geen kan die uitwerking van triasool-bevattende swamdoders beperk of verhoed. Gevolglik kan swampopulasies wat oor genetiese variante van die CYP51-geen beskik, geassosieer word met triasool-onsensitiwiteit.

Figuur 1: Tipiese simptome van koringstamroes: Rooibruin puisies gevul met spore op die stamme (A), blaarskede en vlagblaar (B) van koringplante en op die blaarskede van ’n garsplant (C).
Figuur 2: Gemiddelde persentasie ontkieming van urediniospore van 45 isolate van Puccinia graminis f. sp. tritici (Pgt) by ’n kontrolebehandeling (0,0 = geen swamdoder) en vier verdunnings vanaf die aanbevole dosis vir die triasool-aktiewe bestanddele tebukonasool (A) en propikonasool (B). Gemiddeldes met dieselfde letter verskil nie betekenisvol van mekaar nie, met ’n 95%-sekerheid.

Navorsing oor swamdoder­sensitiwiteit
Internasionaal gedokumenteerde voorbeelde van swamdoderonsensitiwiteit en plaaslike gevalle waar onbevredigende beheer teen roesswamme aangeteken is, asook die algemene gebruik van swamdoders vir siektebeheer op koring en ander gewasse in Suid-Afrika, het tot die huidige studie aanleiding gegee. Die voorkoms van ’n korrelasie tussen CYP51-geen-variante en moontlike triasool-onsensitiwiteit in Suid-Afrikaanse isolate van die stamroesswam is ondersoek. As kontrole is historiese Pgt-isolate, wat so ver as 1981 terugdateer, ingesluit.

Die swamdodersensitiwiteit van die ouer isolate is met onlangs versamelde isolate vergelyk wat versamelings vanaf koringaanplantings uit die Suid-Kaap en Oos-Vrystaat gedurende die 2020-seisoen ingesluit het. Die swamdodersensitiwiteit van die Pgt-isolate is teen twee triasool-bevattende swamdoders met propikonasool en tebukonasool (albei in dieselfde groep swamdoders geplaas) as aktiewe bestanddele getoets. Die ontkiemingspersentasie van vars versamelde urediniospore van 45 isolate is op wateragar teen ’n kontrole en vier konsentrasies van elke aktiewe bestanddeel bereken.

Resultate
Die resultate het groot verskille in sensitiwiteit aangedui tussen isolate teen beide aktiewe bestanddele, maar was meer betekenisvol by die verlaagde konsentrasies van beide aktiewe bestanddele. Daar was geen tendens wat daarop dui dat die meer onlangs versamelde isolate minder sensitief is teenoor die histories versamelde isolate nie. Verder was die hoogste konsentrasie van beide propikonasool en tebukonasool hoogs effektief met volkome inhibering van ontkieming van die urediniospore vir die meeste van die isolate (Figuur 2).

Aangesien die hoogste getoetste konsentrasies veel laer was as die aanbevole kommersiële dosis vir beide propikonasool en tebukonasool, is die gevolgtrekking dat beide aktiewe bestanddele steeds effektief is teen die getoetste isolate van die stamroesswam. Alhoewel effektief, is die verantwoordelike gebruik van swamdoders noodsaaklik om die ontwikkeling van weerstand te voorkom en om opbrengs te verseker.

Die ontleding van die nukleotied-volgorde van die CYP51-geen van die Pgt-isolate het wel variasie aangetoon by van die isolate teenoor die kontrolegeen. Hierdie verskille dui egter nie op ’n verandering aan die struktuur van die CYP51-proteïen nie en het daarom in dié geval geen negatiewe effek op die wer­king van die swamdoders gehad nie. Die uitkoms van die studie dui dus nie op ’n afname in sensitiwiteit by Pgt teenoor swamdoders wat propikonasool en tebukonasool as aktiewe bestanddele bevat nie. Produ­sente word aangeraai om te hou by etiketvoorskrifte wanneer swamdoders teen stamroes toegedien word en om te let op riglyne met betrekking tot die voorkoming van swamdoderweerstand.

Hierdie navorsing is gedoen deur Isabella du Toit onder toesig van die mede-outeurs. Kontak haar by isabelladutoit98@gmail.com vir meer inligting of besoek https://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4462142 vir die volledige artikel. Die Nasionale Navorsingstigting (NNS) word erken vir die befondsing van die studie.