The parasitic weed, Orobanche crenata, is one of the most devastating constraint for faba bean production in Mediterranean regions. Plant host defense induction was reported as one of the most appropriate control methods in many crops. The aim of this study was to elucidate the effect of salicylic acid (SA) and indole acetic acid (IAA) on the induction of faba bean resistance to O. crenata under the field and controlled experimental conditions. Both hormones were tested on two contrasting faba bean genotypes: Giza 843 (partially resistant to O. crenata) and Lobab (susceptible) at three different application methods (seed soaking, foliar spray, and the combination of both seed soaking and foliar spray). Soaking seeds in SA or IAA provided the highest protection levels reaching ~75% compared to the untreated control plants. Both elicitors limited the chlorophyll content decrease caused by O. crenata infestation and increased phenolic compound production in host plants. Phenylalanine ammonia lyase, peroxidase, and polyphenol oxidase activities were stimulated in the host plant roots especially in the susceptible genotype Lobab. The magnitude of induction was more obvious in infested than in non-infested plants. Histological study revealed that both SA and IAA decreased the number of attached O. crenata spikes which could be related to specific defense responses in the host plant roots.
The biocontrol agent Serratia plymuthica A21-4 was selected and proved as an excellent inhibitor of Phytophthora blight of pepper through in vitro and in vivo experiments in previous studies. To enhance the colonizing density of S. plymuthica A21-4 on plant root and rhizosphere soil, some soil conditions might effect on the colonization of the bacteria were examined. The results obtained from the study indicated that the soils containing more sand were favorable to root colonization of S. plymuthica A21-4. Organic amendment such as 3% maize straw(w/w) was helpful to colonize the bacteria in root and soil. The soil temperature about $20^{\circ}C$, water content around 40%, and soil pH near to neutral or slightly acidic, were optimum condition for the colonization of S. plymuthica A21-4 in the rhizosphere soil and roots of pepper. In addition, existence of indigenous biotic entities was beneficial to the colonization of S. plymuthica A21-4.
Bacterial wilt caused by Ralstonia solanacearum is a destructive disease that affects potato production, leading to severe yield losses. Currently, little is known about the changes in the assembly and functional adaptation of potato rhizosphere microbial communities during different stages of R. solanacearum infection. In this study, using amplicon and metagenomic sequencing approaches, we analyzed the changes in the composition and functions of bacterial and fungal communities in the potato rhizosphere across four stages of R. solanacearum infection. The results showed that R. solanacearum infection led to significant changes in the composition and functions of bacterial and fungal communities in the potato rhizosphere, with various microbial properties (including α,β-diversity, species composition, and community ecological functions) all being driven by R. solanacearum infection. The relative abundance of some beneficial microorganisms in the potato rhizosphere, including Firmicutes, Bacillus, Pseudomonas, and Mortierella, decreased as the duration of infection increased. Moreover, the related microbial communities played a significant role in basic metabolism and signal transduction; however, the functions involved in soil C, N, and P transformation weakened. This study provides new insights into the dynamic changes in the composition and functions of potato rhizosphere microbial communities at different stages of R. solanacearum infection to adapt to the growth promotion or disease suppression strategies of host plants, which may provide guidance for formulating future strategies to regulate microbial communities for the integrated control of soil-borne plant diseases.
Taemin Jin;Ji-Kwang Kim;Hee-Seong Byun;Hong-Soo Choi;Byeongjin Cha;Hae-Ryun Kwak;Mikyeong Kim
The Plant Pathology Journal
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v.40
no.2
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pp.125-138
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2024
Citrus yellow vein clearing virus (CYVCV) is a member of the Alphaflexiviridae family that causes yellow vein clearing symptoms on citrus leaves. A total of 118 leaf samples from nine regions of six provinces in Korea were collected from various citrus species in 2020 and 2021. Viral diagnosis using next-generation sequencing and reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) identified four viruses: citrus tristeza virus, citrus leaf blotch virus, citrus vein enation virus, and CYVCV. A CYVCV incidence of 9.3% was observed in six host plants, including calamansi, kumquat, Persian lime, and Eureka lemon. Among the citrus infected by CYVCV, only three samples showed a single infection; the other showed a mixed infection with other viruses. Eureka lemon and Persian lime exhibited yellow vein clearing, leaf distortion, and water-soak symptom underside of the leaves, while the other hosts showed only yellowing symptoms on the leaves. The complete genome sequences were obtained from five CYVCV isolates. Comparison of the isolates reported from the different geographical regions and hosts revealed the high sequence identity (95.2% to 98.8%). Phylogenetic analysis indicated that all the five isolates from Korea were clustered into same clade but were not distinctly apart from isolates from China, Pakistan, India, and Türkiye. To develop an efficient diagnosis system for the four viruses, a simultaneous detection method was constructed using multiplex RT-PCR. Sensitivity evaluation, simplex RT-PCR, and stability testing were conducted to verify the multiplex RT-PCR system developed in this study. This information will be useful for developing effective disease management strategies for citrus growers in Korea.
The soybean cyst nematode, Heterodera glycines, is a major plant-parasitic nematode that has caused important economic losses to Korea's soybean production. Four species of cyst nematodes, H. schachtii, H. glycines, H. trifolii, and H. sojae, all belong to schachtii group are coexist in field soil in Korea. The rapid identification of the nematode is crucial for preventing crop damage and in decision making for controlling this nematode. This study aimed to develop a species-specific primer set for quantitative PCR (qPCR) assay of H. glycines. The specific primer set (HGF1 and HGR1) for H. glycines was designed based on the cytochrome c oxidase subunit I (COI) sequence of mitochondrial DNA. After optimization, it is possible to identify the H. glycines using a qPCR assay with DNA extracted from a single cyst and single second-stage juvenile (J2). The specificity was confirmed by the absence of SYBR fluorescent signals of three other Heterodera species. A serial dilution of DNA extracted from a single cyst was obtained for the sensitivity test. The result showed that the standard curve of the test had a highly significant linearity between DNA concentration and Ct value (R2 = 0.996, slope = -3.49) and that the detection limit concentration of DNA of the primer set was 10 pg of DNA per reaction. Our findings suggested that H. glycines could be distinguished from H. sojae and other Heterodera species when a qPCR assay is used with a specific primer set.
To investigate the incidence of plant-parasitic nematodes from plastic-house fields of strawberry, 170 soil samples were collected from the main producing area of strawberry in Korea from 2014 to 2015. Based on the investigation, root-lesion nematode (RLN; Pratylenchus spp.) and root-knot nematode (RKN; Meloidogyne spp.) are the most important pests in plastic-house fields of strawberry with 57% and 36% incidences, respectively. Among the collected fields, 96 and 63 fields were infected RNL and RKN, respectively with 44 fields (38.8%) being detected at both nematode. High degree of incidence of both nematodes were observed in the regions of Jinju, Gyeonnam Province, Korea. For identification of species level, phylogenetic and distance analysis were performed using RLN and RKN isolates generated from the regions of Jinju. The results indicated that the RLN and RKN isolates were Pratylenchus vulnus and Meloidogyne hapla, respectively. This study showed that P. vulnus and M. hapla could be most dominant species in plastic-house fields of strawberry. This data will provide basic knowledge for development of effective control strategies.
Glomerella leaf spot pathogens can infect apple leaves, causing extensive necrosis and premature defoliation, as well as necrotic spots on fruit. In recent years, the disease has been reported with increasing frequency in China, and appears to be spreading rapidly in some apple-producing areas. In this study, fungal isolates from diseased apples leaves collected in Henan and Shaanxi provinces were analyzed based on morphology, cultural characters, pathogenicity and molecular phylogenetics. It was found that Glomerella leaf spot of apple was caused by two pathogens, Colletotrichum fructicola and C. aenigma. Pathogenicity tests showed that C. fructicola and C. aenigma could infect apple leaves of cultivar Golden Delicious, as well as Gala, Qinguan, Pink Lady, Pacific Rose, Golden Century and Honeycrisp, all of which include Golden Delicious in their parentage. In wound inoculation experiments, C. fructicola and C. aenigma were pathogenic to fruit of Gala, Qinguan, Golden Delicious, Pacific Rose, Starkrimson and Fuji. With non-wounded fruit, C. fructicola was pathogenic to Gala and Golden Delicious, and C. aenigma was pathogenic to Gala. It is concluded that the two pathogens could be differentiated according to pathogenicity to leaves and fruits of different apple cultivars.
Rapid accumulation of reactive oxygen species (ROS) and their toxic reaction products with lipids and proteins significantly contributes to the damage of crop plants under biotic and abiotic stresses. We have identified several stress activated alfalfa genes, including the gene of the alfalfa ferritin and a novel NADPH-dependent aldose/aldehyde reductase enzyme. Transgenic tobacco plants that synthesize alfalfa ferritin in vegetative tissues-either in its processed form in chloroplast or in the cytoplasmic non-processed form-retained photosynthetic function upon free radical toxicity generated by paraquat treatment and exhibited tolerance to necrotic damage caused by viral and fungal infections. We propose that by sequestering intracellular iron involved in generation of the very reactive hydroxyl radicals through a Fenton reaction, ferritin protects plant cells from oxidative damage. Our preliminary results with the other stress-inducable alfalfa gene (a NADPH-dependent aldo-keto reductase) indicate, that the encoded enzyme may play role in the stress response of the plant cells. These studies reveal new pathways in plants that can contribute to the increased stress resistance with a potential use in crop improvement.
Erwinia amylovora is a plant pathogen that causes fire blight on apples and pears. Bacteriophages, which are viruses that selectively infect specific species of bacteria and are harmless to animal cells, have been considered as biological control agents for the prevention of bacterial pathogens. In this study, we aimed to use bacteriophages that infect E. amylovora as biocontrol agents against fire blight. We isolated bacteriophages Fifi044 and Fifi318 infecting E. amylovora, and characterized their morphology, plaque form, and genetic diversity to use as cocktails for disease control. The stabilities of the two phages were investigated at various temperatures and pH values and under sunlight, and long-term storage experiment was conducted for a year. To evaluate whether the two phages were suitable for use in cocktail form, growth curves of E. amylovora were prepared after treating the bacterial cells with single phages and a phage cocktail. In addition, a disease control test was conducted using immature apples and in vitro cultured apple plantlets to determine the biocontrol effects of the phage cocktail. The two phages were morphologically and genetically different, and highly stable up to 50℃ and pH value from 4 to 10. The phages showed synergistic effect when used as a cocktail in the inhibition of host bacterial growth and the disease control. This study demonstrated that the potential of the phage cocktail as a biocontrol agent for commercial use.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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